若いエンゼルフィッシュにおける縞形成は、化学走性がある一般的なチューリングメカニズムを説明する

K. J. Painter;...;H. G. Othmer(1996.11, PNAS)[Stripe formation in juvenile Pomacanthus explained by a generalized Turing mechanism with chemotaxis]

理由

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概要

パターン形成における最近の興味は、チューリングによる萌芽的な論文に追随している。チューリングによって、モルフォゲンと呼ばれる反応し拡散する化学物質の系が、空間中に安定な非一様な濃度パターンを形成するように相互作用できることが示された。近年、チューリングモデルがPomacanthus semicirculatusのような成長するエンゼルフィッシュの種における上皮パターンの発生を説明することが示唆されている。これは、幼年期と成年期段階の発生中に色のついた縞の数やサイズ、そして方向の変化が観察されることが示されているが、モデルは縞形成に関する観察の重要な特徴を予測できない。この論文では、細胞成長と移動を組み込んでいる一般的なチューリングモデルを作成し、パターニングのこれらの過程の効果を解析し、モデルがPomacanthusのような成長するシステムにおけるパターン形成の重要な特徴を説明できることを示す。典型的なチューリングモデルを生物パターン形成に応用することは、パターンのモデルパラメーターに対する感受性のおかげで制限されているが、成長を組み込むことで厳密なパラメーター制御なしで頑健な一般的なパターンを生み出す。このモデルでは、モルフォゲン分布における勾配に応答する化学走性によって、縞空間パターンでの色素細胞の一種の集合が起こる。

印象的な図

Fig7. 曲線の縞の間の縞の形成の数値計算結果

雑記

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