Szumy pomagają w uformowaniu kręgosłupa

(fot. naukawpolsce.pl)

Proste zjawiska chemiczne i fizyczne odpowiadają za powstawanie w zarodkach periodycznych struktur, z których później wykształcają się m.in. kręgi kręgosłupa. Badania naukowców z Instytutu Chemii Fizycznej PAN i Centre National de la Recherche Scientifique są zaskakujące, ponieważ dotychczas sądzono, że za ich powstawanie odpowiedzialne są geny.

"We wczesnej fazie rozwoju zarodków kręgowców w ich mezodermie grzbietowej (środkowa warstwa komórek zarodka - PAP) wykształcają się segmenty nazywane somitami. Z czasem przekształcają się one m.in. w kręgi - elementy kręgosłupa" - czytamy w przesłanym PAP komunikacie IChF PAN.

Polsko-francuski zespół z Instytutu Chemii Fizycznej PAN (IChF PAN) w Warszawie i Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) w Paryżu przedstawił prosty model teoretyczny opisujący formowanie podobnych struktur. Analiza własności modelu ujawniła, że w ich powstawaniu zaskakującą rolę odgrywa wewnętrzny szum, obecny w każdym układzie fizycznym.

"Jesteśmy przekonani, że prawa fizyki i chemii mogą tłumaczyć zjawiska biologiczne i ewolucję żywych organizmów" - mówi dr hab. Bogdan Nowakowski z IChF PAN.

Wyjaśnia, że z tego powodu uczeni spróbowali teoretycznie odwzorować opisany wyżej element rozwoju zarodkowego kręgowców. "Zrobiliśmy to rozważając najprostsze schematy reakcji chemicznych, z udziałem zaledwie kilku składników" - tłumaczy.

Jak informuje IChF PAN, model zaproponowany przez polskich i francuskich naukowców jest wyjątkowo prosty. W jego skład wchodzą trzy reakcje chemiczne i cztery substancje. W naturze formowanie się periodycznych struktur w embrionach przebiega prawdopodobnie w sposób bardziej skomplikowany, być może z udziałem kilkudziesięciu i więcej reakcji.

"Nasz model jest pracą czysto teoretyczną, sygnałem pokazującym, że za część zjawisk zachodzących podczas somitogenezy mogą odpowiadać naprawdę proste mechanizmy" - podkreśla Nowakowski.

Dysponując modelem teoretycznym odzwierciedlającym dynamikę zjawiska obserwowanego w rozwoju zarodków, polsko-francuski zespół mógł sprawdzić wpływ wewnętrznego szumu na opisywany proces. "W naturze szum jest konsekwencją cząsteczkowej budowy materii, nieuniknionym efektem występującym w każdym układzie fizycznym. Do modelu teoretycznego szum trzeba jednak wprowadzić" - wyjaśniają specjaliści z IChF PAN.

Jak tłumaczą, teoretycy mogą więc dokonać rzeczy nieosiągalnej dla eksperymentatorów: porównać układ nieistniejący w przyrodzie (bez szumu) z układem z szumem i ocenić, jak fluktuacje termodynamiczne (przypadkowe odchylenia od średniej wartości) wpływają na proces segmentacji.

"Zazwyczaj zakłada się, że przypadkowy szum zakłóca istniejący porządek. Nasze symulacje dały przeciwny wynik. Po wprowadzeniu szumu do modelu periodyczne struktury zaczęły pojawiać się znacznie szybciej, zaraz po przejściu frontu chemicznego" - opisuje Nowakowski.

Badania, przeprowadzone w ramach polsko-francuskiego Programu Polonium, opublikowano w czasopiśmie "Europhysics Letters".

Żródło:

PAP - Nauka w Polsce, www.naukawpolsce.pap.pl

Brak głosów

Dodaj Komentarz

Plain text

  • Dozwolone znaczniki HTML: <a> <em> <strong> <cite> <blockquote> <code> <ul> <ol> <li> <dl> <dt> <dd>
  • Adresy internetowe są automatycznie zamieniane w odnośniki, które można kliknąć.
  • Znaki końca linii i akapitu dodawane są automatycznie.
CAPTCHA
Poniższe zadanie ma na celu stwierdzenie, czy jesteś człowiekiem, a tym samym przeciwdziałanie spamowi.

Partnerzy Portalu

laboratoria.net

Rekomendowane Firmy

Notatek.pl - Materiały na studia: notatki, ćwiczenia, wykład

Laboratorium - Przegląd Ogólnopolski

Fiszkoteka