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北京前沿科学技术研究院（简称“北前科学院”）成立于2016年9月，北前科学院，是由北京中科光析科学技术研究所，北检（北检）检测技术研究院，标检（北京）质量检测中心等科研单位，组建成立的独立科学科研机构，致力于前沿科学领域的研究与创新人才培养，科学技术转移孵化等，世界前沿新科学普及传播。 更多简介 +
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从斑点豹到条纹斑马，再到六边形的黄鱼，自然界的模式并不短缺但关于这些模式如何仍然具有欺骗性的完整解释
科罗拉多大学博尔德分校的工程师们现在已经证明，帮助从洗衣机中取出垃圾的特定物理过程可以发挥作用，帮助热带鱼类获得彩色条纹和斑点他们的论文发表于11月8《科学进展》杂志“许多生物问题基本上都是同一个问题：门生物如何发展复杂的模式，并在每一个细胞开始时形成，”该论文的第一作者、化学和生物工程系的副研究员Benjamin Alessio说“我们的工作使用简单的物理和化学机制来解释复杂的生物现象。”
生物学家先前研究表明，许多昆虫进化成具有涂层模式，以识别它们的宿主或引诱物例如，当基因编码像彩色斑点这样的模式信息时，基因就在斑点发育的确切位置上
1952年，在生物学家发现DNA的双螺旋结构之前，发明现代计算的数学家阿兰·图灵提出了一个大胆的理论，即DNA可以得到它们的模式图灵希假设问题的发展，他们会产生巨大的影响这些病毒通过组织在过程中扩散，类似于将牛奶装载到咖啡中有些人相互行动，形成了锅其他的则表现出试剂的扩散和作用，形成斑点之间的间隔图灵的理论表明，在复杂的遗传过程中，这种简单的反应扩散模型可以用来解释生物模式信息的基础
“当然，图灵的机制会产生突变，但扩散并不是场上清晰的模式，”化学和生物工程部的抗药性教授AnkurGupta说例如，当牛奶在咖啡中扩散时，它会向所有方向流动，并带有模糊的细线
当访问圣地亚哥的环形水族馆时，他受到了该水族馆复杂图案的尖锐影响：它由一个独特的六边形组成，中间有很厚的黑色间隔他认为，图灵的理论本身无法解释六边形的清晰轮廓但他发现，他进行的计算机模拟较少，其中粒子形成了清晰的条纹Alessio是Uptares研究小组的一名成员，他对这一过程感到惊讶，因为扩散载体的显示是由内部的模式形成的
扩散电泳发生在分子在液体中移动时，以响应变化，例如浓度的差异，并加速相同环境中其他类型分子的移动尽管这对非科学家来说是一个订阅概念，但它实际上是一个免费的
最近的一项研究表明，用清水冲洗浸泡过的衣服比用肥皂水冲洗浸泡过衣服能去除污垢这是因为当肥皂扩散到具有较低个人肥皂浓度的水中时，泡沫分子的运动会从水中拖出来当衣服在水里洗的时候，空气浓度的差异会导致衣服留在原地
正如Gupta和Alessio在模拟中观察到的那样，分子的运动在不同的传导过程中，总是遵循清晰的目标，并给出清晰的轮廓
为了确定在动物活体模型中扮演的角色，Gupta和Alessionas仅使用以下等式在自然鱼皮盒中模拟了紫色和黑色六边形模型计算机生成了一张带有黑色轮廓的鱼叉图片该团队对方程进行了修正，以引入扩散电泳结果变成了一个更像明亮和清晰的双色六边形图案
该团队的理论表明，当化学物质通过组织产生差异时，如图所示，他们也会通过扩散电泳将产生色素的细胞与之结合——就像肥皂从血液中提取出来一样多点和条带的显示单元带有箭头输出线
几十年后，在提出这一著名理论的过程中，科学家们用这一机制来解释生物学中的任何其他模式，例如小鼠中空气污染物的排列和哺乳动物血液来源中的遗传物质
古普塔的第一项研究，以及他的研究小组正在进行的更多研究，可以提高人们对模式信息的理解，激励科学家开发创新材料和销售药物“我们的发现强调了扩散载体在模式信息领域的重要性。这项工作不仅在工程和材料科学领域具有潜在的应用潜力，而且为研究生物过程中的低扩散载体提供了机会，如胚胎形成和肿瘤形成，”Guptasaid
来源:
Materials provided by
University of Colorado at Boulder. Original written by Yvaine Ye.
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参考:
2024-09-15
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