211service.com
Algoritms atklāj lapu formas noslēpumus
Lapas ir attīstījušās miljoniem gadu, lai optimizētu gaismas savākšanu, barības vielu transportēšanu uz augu ķermeni un no tā, kā arī mehānisko stabilitāti pret dabiskajiem spriegumiem, saka Deivids Jangs, Lawrence Livermore National Laboratories netālu no Sanfrancisko fiziķis.
Mīkla ir par to, kā lapām izaug tik dažādas līdzīgas formas. Kāds process var kontrolēt šo izaugsmi? Skaidrs, ka lapu augšanai ir ģenētiska sastāvdaļa, taču tas nevar būt viss, jo viena un tā paša auga lapas dažkārt izaug dažādās formās, kas ir pazīstama kā heteroblastija. Tas ir tāpēc, ka vides faktori, piemēram, uzturs, saules gaisma, arī ietekmē augšanu un formu.
Dažādas teorijas mēģina izskaidrot lapu formu, izmantojot tādas idejas kā fraktāļi un Tjūringa reakcijas difūzijas process. Taču neviens nesniedz pārliecinošu skaidrojumu dabā sastopamo lapu formu dažādībai.
Mūsdienās Jangs mēģina to mainīt, izvirzot vienkāršu lapu augšanas modeli, kas atveido lielu daļu dabā sastopamo lapu formu spektra. Viņš saka, ka mans mērķis ir izskaidrot ne tikai augstākajos augos sastopamo lapu formu klāstu, bet arī lielās formas atšķirības, kas novērotas cieši saistīto augu lapās.
Viņa modelī lapu daivu augšanu regulē lapu dzīslu stāvoklis. Pēc tam lapa vienkārši aug 2 dimensijās tādā veidā, ko regulē vienkāršs algoritms. Tieši šis augšanas modelis nosaka lapas galīgo formu. Younga modelī galīgā lapu forma patiešām ir nejaušs šī augšanas procesa rezultāts.
Tā ir interesanta un spēcīga pieeja. Mainot tikai dažus parametrus, Young var radīt pārsteidzoši bagātīgu formu daudzveidību. Piemēram, viņa modele ražo dažādas ozola, acer, papeles un vītolu līdzīgas lapas un daudzas citas.
Tas rada arī vienu vai divas formas, kas dabā nav sastopamas, un tāpēc rodas jautājums, kāpēc šķiet, ka dabiskā atlase no tām ir izvairījusies.
Varbūt vissvarīgākais ir tas, ka Younga algoritms ir bioloģiski ticams: nav grūti saprast, kā ģenētiskais un vides process varētu apvienoties, lai šādi izturētos.
Viņam tagad ir vajadzīgs kāds, kas kartētu algoritma parametrus ar reālajiem ģenētiskajiem/ķīmiskiem procesiem, kas notiek lapās, tām augot. Tas varētu prasīt kādu darbu, bet tas nekādā gadījumā nav nekas cits kā augu biologi. Ir kādi brīvprātīgie?
Atsauce: arxiv.org/abs/1004.4388 : Lapu formas augšanas algoritma modelis