• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  •  science >> Vetenskap >  >> Fysik
    Slumpmässiga rörelser hjälper färgdetekterande celler att bilda rätt mönster

    Hos fisk och andra djur, färgdetekterande konceller i näthinnan är ordnade i specifika mönster, och detta antas vara viktigt för att låta djuren känna av sin omgivning på rätt sätt. Nu, i forskning publicerad i Fysisk granskning E , en tvärvetenskaplig grupp av fysiker och biologer har använt en matematisk modell för att bestämma hur koncellerna i zebrafiskar - en vanlig experimentell fiskmodell - är ordnade i ett specifikt mönster hos alla individer. Det visar sig att små defekter i mönstren får cellerna att ordna sig i endast ett av två möjliga mönster som annars skulle kunna dyka upp.

    Dessa fiskars ögon har fyra olika typer av konceller, som känns blå, ultraviolett, och en kombination av rött och grönt. "Dubbelkotte" -cellerna som känner av rött och grönt kan ordnas i olika riktningar, så cellerna kan hamna i ett mönster av ultraviolett, blå, och röda/gröna celler i olika mönster. När fiskögonen utvecklas, dessa celler härstammar från ett område som kallas ciliary marginal zone, differentiera sig till de olika koncellerna, och ordna sig i ett slumpmässigt mönster. Dock, så småningom ordnar de om sig till ett visst mönster. En hypotes är att mönstren kommer fram från den olika vidhäftningskraften mellan cellerna i olika riktningar. Väsentligen, de hamnar i ett mönster som har den lägsta energinivån.

    "Även om detta är välkänt, "förklarar Noriaki Ogawa, tidningens första författare, "det finns ett oförklarligt problem. Det visar sig att det finns två mönster med samma lägsta energinivå, en parallell med tillväxten av näthinnan och den andra vinkelrätt mot den, så att de helt enkelt är samma mönster men roterade 90 grader. I riktig fisk, dock, bara ett av de två mönstren finns faktiskt. "

    Författarna insåg att det måste finnas någon mekanism som leder till det mönstret. De fann att även om de två mönstren är likvärdiga om man tittar på dem med hjälp av en statisk modell, de var inte så i en dynamisk miljö. Med hjälp av en matematisk modell, dynamiskt mönsterval, de upptäckte att små brister som uppträder i mönstret kan störa det och driva det att omorganisera sig på ett sätt som alltid leder till mönstret som finns i riktiga fiskar.

    "Detta är ett viktigt fynd, "förklarar Ogawa, "eftersom detta kan få konsekvenser för utvecklingen av andra strukturer i många organismer." "Det finns mycket arbete att göra för att helt förklara situationen, "fortsätter han." Vi vet att det finns andra mekanismer, nämligen koncentrationsgradienter för kemikalier, känd som morfogener, som styr utvecklingsprocessen, och polariteten i cellerna. För att helt förstå hur dessa mönster uppstår i verkliga organismer, vi måste också förstå sambandet mellan dessa mekanismer, och också att experimentellt bestämma den faktiska vidhäftningsstyrkan mellan celler och andra parametrar. "

    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com