Μαθηματική θεωρία του Άλαν Τούρινγκ εξηγεί τη διαμόρφωση των δαχτύλων

11:14 1/8/2014 - Πηγή: Opinion Post

Ο Βρετανός μαθηματικός Άλαν Τούρινγκ έχει μείνει στην ιστορία ως ο επιστήμονας που έθεσε τις βάσεις για την ανάπτυξη της επιστήμης των υπολογιστών, όμως μία μελέτη του, το 1952, σε θέματα μαθηματικής βιολογίας έμελλε να ανοίξει ένα νέο πεδίο στη μελέτη της δημιουργίας μοτίβων.

Σήμερα, μία ερευνητική ομάδα του ευρωπαϊκού κέντρου Γενετικής CRG, με μία δημοσίευση στο επιστημονικό περιοδικό Science, αποδεικνύει πως τα δάχτυλα των χεριών και

των ποδιών αναπτύσσονται σύμφωνα με το “μηχανισμό Τούρινγκ”.

Στην αρχική του θεωρία, ο Τούρινγκ είχε περιγράψει πως ένα σύστημα από δύο μόνο μόρια μπορούσε να δημιουργήσει συγκεκριμένα μοτίβα υπό την επίδραση των κατάλληλων χημικών αντιδράσεων. Οι μαθηματικές του εξισώσεις έδειχναν πως ακόμη και από την πλήρη απουσία μοτίβου, υπό συγκεκριμένες συνθήκες τα μόρια μπορούσαν να οργανωθούν αυθόρμητα σε επαναλαμβανόμενες δομές. Με τον καιρό, η θεωρία αυτή υιοθετήθηκε ως η βέλτιστη εξήγηση για φαινομενικά απλά μοτίβα, όπως τις ρίγες στο δέρμα μίας ζέβρας ή τις κορυφογραμμές στους αμμόλοφους.

Στη νέα μελέτη, οι ερευνητές συνδύασαν υπολογιστικές προσομοιώσεις και πειραματικά δεδομένα για να αναδείξουν τα συγκεκριμένα μόρια που διαδραματίζουν το ρόλο του “συστήματος Τούρινγκ” στην ανάπτυξη των δαχτύλων. Η ανάλυση ενός μεγάλου αριθμού γονιδίων έδειξε πως τα δάχτυλα φαίνεται να αναπτύσσονται μέσω δύο διαφορετικών οδών, που σχετίζονται με τις πρωτεϊνες BMP και WNT οι οποίες συνδέονται ξεχωριστά με το γονίδιο SOX9. Το υπολογιστικό μοντέλο που κατασκεύασαν οι επιστήμονες αναλύει τη διαφορά που θα παρουσιάσουν δάχτυλα που ακολουθούν είτε τη μία είτε την άλλη, είτε ένα συνδυασμό των δύο διαφορετικών οδών.

Το συγκεκριμένο συμπέρασμα, πέρα από τη διευθέτηση του συγκεκριμένου ζητήματος εκτείνεται και παραπέρα, στο ανοικτό ερώτημα του πως τα εκατομμύρια κύτταρα του σώματός μας διευθετούνται μεταξύ τους στις σωστές τρισδιάστατες δομές, όπως για παράδειγμα η καρδιά, ο εγκέφαλος και τα άλλα όργανα. Η πλήρης κατανόηση της οργάνωσης των πολυκύτταρων οργανισμών είναι απαραίτητη προκειμένου να αναπτυχθούν ιατρικές μέθοδοι ανάπλασης κυττάρων και πιθανώς αντικατάστασης οργάνων σε κάποια στιγμή στο μέλλον.

Φαίνεται επίσης ενδιαφέρον το γεγονός πως η συσχέτιση του μηχανισμού Τούρινγκ με την ανάπτυξη των ανθρώπινων ιστών χρειάστηκε 62 χρόνια για να επαληθευτεί και για να γίνει αυτό ήταν απαραίτητη ισχυρή υπολογιστική ισχύς που χρειάστηκε για τις προσομοιώσεις. Με τον τρόπο αυτό συνδυάστηκαν δύο από τα μεγαλύτερα κατορθώματα του μεγάλου αυτού επιστήμονα.