اثبات نظریه ۶۲ساله درباره تکامل انگشتان

دانشمندان موفق به اثبات نظریه 62 ساله یک ریاضیدان برجسته انگلیسی درباره چگونگی تکامل انگشتان دست و پا شدند.

به گزارش ایسنا، «آلن تورینگ»، به دلیل طراحی ماشین‌هایی که رمزهای نظامی آلمان را در جنگ جهانی دوم می‌شکستند و همچنین پیشگامی در هوش مصنوعی شهره است. با این حال، یکی از نظریه‌های کمتر شناخته‌شده‌ تورینگ پایش را به حوزه زیست‌شناسی ریاضی باز کرد و نتایج وی هم‌اکنون به اثبات رسیده است.

در سال 1952، این ریاضیدان مقاله‌ای منتشر کرد که در آن، نظریه‌ای را درباره ریاضیات الگوهای خطوط بدن گورخر و شیارهای موجود روی تپه‌های شنی مطرح کرده بود؛ این نظریه چگونگی شکل‌گیری انگشتان را نیز توضیح می‌داد.

تورینگ که در سال 1954 از دنیا رفت، دریافت یک سیستم دارای فقط دو مولکول، در صورتی که این مولکول‌ها با یکدیگر ترکیب شوند و از لحاظ شیمیایی به شیوه‌ای درست تعامل داشته باشند، می‌توانند از لحاظ نظری الگوهای خالدار یا خطدار ایجاد کنند. معادلات ریاضی وی نشان داد این مولکول‌ها می‌توانند به طور آنی تراکمات خود را به شکل الگوی فضایی تکراری سازماندهی کنند.

این نظریه به عنوان توضیحی برای الگوهای نسبتا ساده‌ای مانند خطوط بدن گورخر و حتی شیارهای تپه‌های شنی پذیرفته‌ شده اما علاوه بر این توضیح می‌دهد چگونه ساختارهایی مانند انگشتان زمانی که انسان در رحم مادر قرار دارد، شکل می‌گیرند.

هم‌اکنون تیمی از محققان «آزمایشگاه زیست‌شناسی سیستم‌های چندسلولی» در «مرکز تنظیم ژنومیک» (CRG) در بارسلونا اطلاعاتی ارائه داده‌اند که تایید می‌کند انگشتان دست و پا توسط مکانیسم تورینگ الگوبندی می‌شوند.

دانشمندان حاضر در این مطالعه زیست‌شناسی را با مدلبندی محاسباتی ترکیب کردند و مدل حاصل پیش‌بینی می‌کند چگونه الگوی انگشتان باید در طول رشد انسان تغییر کند. مدل جدید همچنین توضیح می‌دهد چگونه مولکول‌ها برای تولید اندام‌های خاص بر اساس مدل تورینگ آرایش می‌شوند.
نتایج تحقیقات محققان به این پرسش قدیمی درباره چگونگی تکامل انگشتان پاسخ ‌می‌دهد و نتایج آن از رشد انگشتان نیز فراتر می‌رود. این موفقیت به این پرسش که چگونه‌ میلیون‌ها سلول در بدن انسان قادرند به صورت پویا خود را به شکل سازه‌های سه‌بعدی صحیح به طور مثال، کلیه‌ها، قلب‌ و دیگر اندام‌ها آرایش کنند، پاسخ می‌دهد.

نظریه تورینگ همچنین این تفکر سنتی غالب را که «اطلاعات موقعیتی» نام دارد، به چالش می‌کشد. بر اساس این تفکر، سلول‌ها چون همگی اطلاعاتی درباره موقعیت‌هایشان در فضا دریافت می‌کنند، می‌دانند چه عملی انجام دهند. اما بر اساس تحقیق جدید، مکانیسم‌های خودسازماندهی‌کننده موضعی در رشد اندام‌ها بسیار بیش از آنچه تصور می‌شد، مهم هستند.
رسیدن به درکی صحیح از سازماندهی چندسلولی، جهت طراحی استراتژی‌های کارآمد برای پزشکی احیا ضروری است و روزی امکان مهندسی‌کردن بافت‌های جایگزین برای اندام‌های مختلف را امکان‌پذیر می‌کند. افزون بر این، در کوتاه‌مدت چنین نتایجی توضیح می‌دهد چرا polydactyly (رشد انگشتان دست یا پای اضافه)، در نارسایی‌های تولد در انسان‌ها تا این اندازه شایع است.

مطالعه جدید نظریه 62 ساله تورینگ درباره جنین‌شناسی را تایید می‌کند با این حال، نیازمند طراحی یک مدل رایانه‌ای جدی است.