7: דפוסים
- Page ID
- 207496
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)
כבר דנו כיצד מורפוגנים מדורגים יכולים לתת קוטביות לעובר (למשל Bicoid) או לרקמה (למשל Shh ו- TGFBs). זה מכסה הרבה דפוסים התפתחותיים. בחלק זה אסכם כמה סוגים אחרים של דפוסים שאנו רואים בהתפתחות, הן דפוסים חוזרים, כמו כתמים ופסים, כמו גם צורת רקמה ודפוסי גודל (הנקראים מורפומטריה). כדי להתחיל, אסקור מודל מתמטי פשוט ששימש כדי לעזור להסביר דפוסי פס וספוט שאנו רואים ברקמות רבות. אבל חשוב לזכור כי 1) זהו רק מודל ואינו מתקרב למורכבות האמיתית של מערכות ביולוגיות בפועל ו-2) הוא אינו מסביר את כל דפוסי הפס והנקודה - למשל דפוס הפילוח של תסיסנית, המוגדר על ידי מורפוגנים מדורגים.
- 7.1: דפוסי טיורינג ליצירת פסים וכתמים
- מודל "תגובה-דיפוזיה" של טיורינג משתמש במערכת דו-חלבונית כדי ליצור דפוס של כתמים מרווחים באופן קבוע, שניתן להמיר לפסים עם כוח חיצוני שלישי. במודל זה, יש חלבון מפעיל אחד שמפעיל גם את עצמו וגם חלבון מעכב, שרק מעכב את המפעיל. כשלעצמו, ביטוי חולף של החלבון המפעיל ייצר רק דפוס של "שני החלבונים כבויים" או "נקודת מעכב מופעלת".
- 7.2: מודל דמוי טיורינג ליצירת פסים בפיתוח ספרות (ריברה ורמירז)
- אם אתה חושב על צמיחת הגפיים שלך, אתה מדמיין רקמה זעירה עם מעט עצם (שתהפוך להומרוס או עצם הירך) שצומחת ממש באמצע. עצם זו מוגדרת בשלב מוקדם על ידי Sox9, גורם שעתוק המעורב גם בקביעת מין. ככל שהרקמה מתארכת ומתרחבת, מופיעות שתי עצמות מקבילות (הרדיוס והאולנה או השוקה והפיבולה). הרקמה מתארכת ורחבה עוד יותר, וחמש עצמות מקבילות מופיעות - המטאקרפלים ובסופו של דבר הפלנגות.
- 7.3: עיכוב רוחבי בדפוסי מערכת העצבים
- היווצרות נוירובלסט תסיסנית שונה בדרך אחת חשובה מאוד מתבנית טיורינג מסורתית - כל נוירובלסט מתעורר במנותק מנוירובלסטים אחרים. דפוס זה אינו על רקמה שלמה, אלא הוא סופר מקומי, המתרחש רק על פני אשכול תאים 6-7 כאשר רק תא בודד הופך לנוירון.
- 7.4: גודל וצורה
- הסוג הסופי של דפוס התפתחותי שהאבולוציה יכולה לפעול עליו הוא הגודל והצורה של רקמות או איברים. אלה נחשבים בדרך כלל לבעיות קנה מידה "מורפומטריות" ומסווגים כשינויים "אלומטריים". מורפומטריה היא המחקר כיצד ניתן לעוות גיאומטריה רציפה (כמו המשטח החיצוני של גוף). אלומטריה חוקרת זאת בהקשר של אבולוציה והתפתחות.
תמונה ממוזערת: דוגמה לדפוס טיורינג טבעי על דג נפוח ענק. (CC BY-SA 3.0).