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从化学系统到图灵型形态发生的见解。

Insights from chemical systems into Turing-type morphogenesis.

机构信息

Department of Chemistry, Brandeis University, Waltham, MA 02453, USA.

出版信息

Philos Trans A Math Phys Eng Sci. 2021 Dec 27;379(2213):20200269. doi: 10.1098/rsta.2020.0269. Epub 2021 Nov 8.

DOI:10.1098/rsta.2020.0269
PMID:34743602
Abstract

In 1952, Alan Turing proposed a theory showing how morphogenesis could occur from a simple two morphogen reaction-diffusion system [Turing, A. M. (1952) , 37-72. (doi:10.1098/rstb.1952.0012)]. While the model is simple, it has found diverse applications in fields such as biology, ecology, behavioural science, mathematics and chemistry. Chemistry in particular has made significant contributions to the study of Turing-type morphogenesis, providing multiple reproducible experimental methods to both predict and study new behaviours and dynamics generated in reaction-diffusion systems. In this review, we highlight the historical role chemistry has played in the study of the Turing mechanism, summarize the numerous insights chemical systems have yielded into both the dynamics and the morphological behaviour of Turing patterns, and suggest future directions for chemical studies into Turing-type morphogenesis. This article is part of the theme issue 'Recent progress and open frontiers in Turing's theory of morphogenesis'.

摘要

1952 年,艾伦·图灵提出了一个理论,表明形态发生如何可以从一个简单的两个形态发生物反应-扩散系统中发生[图灵,A.M.(1952),37-72。(doi:10.1098/rstb.1952.0012)]。虽然该模型很简单,但它在生物学、生态学、行为科学、数学和化学等领域有多种应用。特别是化学在图灵型形态发生的研究中做出了重大贡献,为反应-扩散系统中产生的新行为和动力学提供了多种可重复的实验方法进行预测和研究。在这篇综述中,我们强调了化学在研究图灵机制中所扮演的历史角色,总结了化学系统在图灵模式的动力学和形态行为方面所产生的众多见解,并为化学对图灵型形态发生的研究提出了未来的方向。本文是主题为“图灵形态发生理论的最新进展和前沿”的一部分。

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