Polski Serwis Naukowy - OnLine od 1999 roku
 RSS
Czwartek, 31 maja 2012
Petronia, Bożysława, Ernestyna, Teodor
 1891: budowa Kolei Transsyberyjskiej
1970: zagłada miasta Yungay w Peru
WHO: Dzień bez Papierosa
Nowe publikacje
Model teoretyczny wskazuje na wpływ szumu na segmentację
Dodano:
|27 Paź 2011|, 2011 17:17
|
|
|
Wbrew powszechnemu przekonaniu to nie geny kontrolują powstawanie periodycznych struktur w zarodkach, tylko proste zjawiska fizyczno-chemiczne. To spostrzeżenie poczynione w toku nowych badań prowadzonych we Francji i w Polsce, których wyniki opublikowano w czasopiśmie Europhysics Letters. Naukowcy zaprezentowali model teoretyczny, który pogłębia wiedzę na temat oddziaływania szumów wewnętrznych i termodynamicznych systemu na proces segmentacji. Odkrycia, jak twierdzą naukowcy, przeczą intuicji w kontekście początkowych spostrzeżeń.
Naukowcy z Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) i Uniwersytetu im. Pierre'a i Marie Curie, współpracujący z Instytutem Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk (IChF PAN), twierdzą, że na początkowym etapie embriogenezy kręgowców wykształcają się w ich mezodermie grzbietowej periodyczne segmenty zwane somitami. Z czasem przekształcają się w kręgi i wyrostki ościste. Model zaprezentowany przez zespół pokazuje, jak szumy wewnętrzne występujące w każdym systemie fizycznym oddziałują na formowanie się takich struktur.
"Jesteśmy przekonani, że prawa fizyki i chemii mogą tłumaczyć zjawiska biologiczne i ewolucję żywych organizmów" - powiedział dr hab. Bogdan Nowakowski z IChF PAN. "Z tego powodu podjęliśmy próbę teoretycznego odwzorowania jednego z elementów embriogenezy kręgowców: formowania się periodycznych struktur w somitogenezie. Zrobiliśmy to rozważając najprostsze schematy reakcji chemicznych z udziałem zaledwie kilku składników."
Zdaniem naukowców reakcje oscylujące niezrównoważonych zjawisk zachodzą w roztworach wodnych odpowiednich reagentów o różnych stężeniach. Dodanie do roztworu składnika powoduje wytrącenie układu ze stanu równowagi termodynamicznej. Następnie pojawiają się w cieczy propagujące fronty chemiczne. Z powodu ich obecności zachodzą cykliczne zmiany barwy roztworu. Naukowcy podkreślają, że jeżeli reakcja zachodzi w cienkiej warstwie roztworu, np. na szalce Petriego, można zaobserwować ciągle powstające i rozchodzące się barwne kręgi.
Model zaproponowany przez zespół jest jasny i prosty - twierdzą naukowcy. W sumie w jego skład wchodzą trzy reakcje chemiczne i cztery substancje, których parametry można regulować, aby wywoływać reakcje powodujące wyraźne oscylacje przestrzenne stężeń składników roztworu. W ich wyniku w układzie pojawiły się periodyczne, stabilne w czasie struktury, nazywane przez ekspertów "strukturami Turinga".
"Nasz model jest pracą czysto teoretyczną, sygnałem pokazującym, że za część zjawisk zachodzących podczas somitogenezy mogą odpowiadać naprawdę proste mechanizmy" - mówi dr hab. Nowakowski, który wraz z kolegami potwierdził wpływ wewnętrznego szumu na analizowany proces.
W naturze, zdaniem zespołu, szum jest konsekwencją nieciągłej, cząsteczkowej budowy materii. To nieunikniony efekt stochastyczny pojawiający się w każdym układzie fizycznym. W modelu teoretycznym szum można odpowiednio wprowadzić lub usunąć. To oznacza, że teoretycy mogą dokonać rzeczy nieosiągalnych dla eksperymentatorów - porównać nieistniejący w przyrodzie układ bez szumu z układem z szumem i ocenić, jak fluktuacje termodynamiczne wpływają na proces segmentacji.
"Zazwyczaj zakłada się, że przypadkowy szum zakłóca istniejący porządek" - zauważa dr Nowakowski. "Nasze symulacje dały przeciwny wynik. Po wprowadzeniu szumu do modelu periodyczne struktury zaczęły pojawiać się znacznie szybciej, zaraz po przejściu frontu chemicznego."
Za: CORDIS
Czy wiesz że...?
wersja BETA
Rezonans stochastyczny to zjawisko, w którym odpowiedź układu dynamicznego na zewnętrzny sygnał osiąga wartość optymalną w obecności szumu o pewnym konkretnym natężeniu. Szum może niekiedy poprawić, nie zaś wyłącznie pogorszyć własności niektórych urządzeń. Zjawisko to dotyczy układów nieliniowych, które mogą posiadać kilka stabilnych stanów. Sygnał pozbawiony szumów nie powoduje przejścia pomiędzy stanami (na przykład przejścia urządzenia w stan detekcji sygnału). Sygnał z małym szumem może powodować przejścia pomiędzy stanami zgodnie z sygnałem (na przykład detekcja sygnału może nie być trwała). Istnieje pewien optymalny poziom szumu (zapewniający na przykład detekcję sygnału). Zbyt wielki poziom szumu powoduje jednak że sygnał zaczyna ginąć w szumie (detekcja sygnału przestaje być stabilna ze względu na znaczny poziom szumu).
pełny tekst
Szum czerwony (albo szum brązowy, także szum Browna - próbka ?/i) - rodzaj szumu wytwarzanego podczas ruchów Browna; energia takiego szumu skupiona jest w zakresie małych częstotliwości w stopniu jeszcze większym, niż to się dzieje w szumie różowym. Widmo takiego szumu spada w miarę wzrostu częstotliwości odwrotnie proporcjonalnie do kwadratu tej częstotliwości tj. jego widmowa gęstość mocy proporcjonalna jest do 1/f2, czyli opada 6 dB na oktawę (20 dB na dekadę).
pełny tekst
Moduł "Czy wiesz że...?" (wersja testowa, beta): definicje/pojęcia wygenerowane w obrębie tego modułu pochodzą z Wikipedii i udostępniane są na licencji Creative Commons: uznanie autorstwa, na tych samych warunkach, z możliwością obowiązywania dodatkowych ograniczeń.
Dostęp do pełnej wersji każdego hasła (oraz dokładnch informacji na temat licencji, autora oraz edycji) możliwy jest po kliknięciu w odnośnik opisany jako "pełny tekst".
|
|
|
^ |
|
 |
|
Komentarze: brak |
|
Powered by
phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group
|
Do druku