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Turing y los patrones de desarrollo en los animales

22 febrero, 2012

La forma en la que determinada estructura se desarrolla a partir de células indiferenciadas resulta un problema bastante complejo. Los mecanismos por los que una célula adopta determinada característica (por ejemplo un color), mientras la célula contígua no lo hace, ha sido siempre un proceso difícil de explicar.

Pensemos en los bandas de serpientes y otros reptiles o en las rayas y manchas del pelaje de mamíferos tan dispares como la cebra o el tigre.

Los zoólogos simpre han pensado que debe existir un mecanismo bioquímico que, a nivel celular, organice el desarrollo de estas estructuras a partir de células prácticamente idénticas, barajándose diversas explicaciones basadas generalmente en concentraciones diferenciales de algunos compuestos orgánicos en los citoplasmas de las mismas.

Sin embargo, fue un matemático, Alan Turing, precursor de la informática moderna, el que avanzó en la década de 1950 la primera (y teórica) explicación detallada a este fenómeno. Turing se planteó cómo podría surgir, en un medio químico homogéneo, estructuras ordenadas de forma regular. La solución que planteó fue, simplificando mucho, la existencia de dos sustancias químcas que denominó «morfógenos»  y que se encontrarían en concentraciones similares en un grupo de células. Debido a fenómenos de difusión intercelular,estos morfógenos tenderían a equilibrar su concentración en todo el conjunto del tejido, produciendo aún una mayor homogeneidad. La genialidad de Turing fue el desarrollo de una demostración matemática de que esta difusión, junto con la interacción entre el par de morfógenos, podía generar de forma espontánea orden macroscópico o, dicho de otra forma, regularidades observables.

Ahora, según publica la revista Nature Genetics en su versión online del 19 de febrero de 2012, un equipo de investigadores ingleses, japoneses y suecos, han demostrado experimentalmente la teoría que el matemático inglés propusiera hace 60 años.

Estudiando el desarrollo de las crestas del paladar en ratones, los científicos han encontrado una evidencia directa de un sistema formado por una pareja de morfógenos (FGF y Shh), uno de los cuales funciona como activador y el otro como inhibidor, en la generación de las crestras transversales regularmente espaciadas en el paladar de estos roedores. La generación de estas crestas sigue un patrón de reacción-difusión de tipo Turing.

El estudio de este mecanismo podría contribuir a explicar muchos patrones estructurales en los animales, e incluso ser utilizados terapéuticamente en la diferenciación de células madre.

Referencia:
Economou, Andrew D , Atsushi Ohazama, Thantrira Porntaveetus, Paul T Sharpe, Shigeru Kondo, M Albert Basson, Amel Gritli-Linde, Martyn T Cobourne & Jeremy B A Green. 2012. Periodic stripe formation by a Turing mechanism operating at growth zones in the mammalian palate. Nature Genetics. doi:10.1038/ng.1090


  1. 22 febrero, 2012 de 6:37

    eh una falsa coral! me gusta… es falsamente mortal

  2. 23 febrero, 2012 de 0:59

    Más complicado es lo de los gatos a rayas. No es que tengan zonas de pelo de distinto tono, si no que el aspecto rayado viene de bandas de diferente color en todos los pelos.

    Pero las aves deben ser la reinas absolutas en este tema de colores y brillos a base de capas de plumas con diferentes colores e irisaciones.

  3. Nelson
    24 febrero, 2012 de 20:28

    Igual es interesante como un modelo matemático puede predecir la aparición de patrones coloreados de una complejidad creciente. ¿Y ya en los 50′ había formulado dicho modelo?

  4. J.M.
    24 febrero, 2012 de 22:14

    Turing era un figura…

  1. 23 febrero, 2012 de 21:39
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