科学家揭开人类手指脚趾形成之谜
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【菜科解读】
“计算机科学之父”、英国数学家阿兰·图灵对数学生物学的贡献同样重大,他于1952年发表了一篇关于自然界花纹是怎样形成的论文,开创了一个全新的数学领域。
论文中提出了一个由两种分子构成的系统,如果分子以恰当方式扩散反应,就会产生斑点或条纹。
他的数学方程显示,在统一的初始条件下,比如均匀分布没有花纹,分子浓度会自发地组织成一种重复性空间花纹。
这一理论逐渐被人们接受,并用来解释一些简单花纹,如斑马条纹、沙丘波纹,但用在胚胎发育中还不太合适,还不能解释一些结构比如手指是怎么形成的。
新研究由ICREA教授詹姆斯·夏普负责,UPF基因组调控中心多细胞系统生物学实验室提供数据。
夏普说,本研究是对他们2012年《科学》杂志上一篇论文的补充,当时他们提出Hox基因和FGF信号能调节一个假设的图灵系统,但图灵所说的分子本身还未发现。
而新研究揭示了在图灵系统发挥作用的信号分子。
据物理学家组织网7月31日报道,研究人员利用系统生物学方法,结合实验结果和计算机模型反复调整。
他们筛选了多种不同的基因表达,最终发现了两个信号路径具有所需的活动模式:BMPs和WNTs,而且这两个信号路径通过一种非扩散性分子——转录因子Sox9连接。
随后他们逐渐构建了兼容所有数据的数学模型,并能用模型预测抑制两条路径的结果:抑制其中之一或同时抑制,会让手指形状发生怎样的改变。
他们用培养的胚芽组织进行实验,胚胎上也会出现同样的手指形状,证明了他们的计算预测。
本研究的影响远远超过理解手指发育,回答了更广泛的争论:身体中数百万的细胞是怎么自行运动排列,最终形成恰当的三维结构——肾脏、心脏及其他器官的?它还挑战了目前的主流观点,刘易斯·沃尔伯特提出的“位置信息”论,该理论认为细胞知道自己要干什么,因为它们都接受了自己的空间“配合”信息(类似于地图上的经度和纬度)。
新研究论文中强调,在器官形成中,局部自组织机制或许比人们以往认为的更重要得多。
道县古人类遗址出土人牙化石
福岩洞遗址位于道县乐福堂乡塘碑村,遗址所在处为典型的喀斯特峰林峡谷地貌,洞穴发育于村东南一大体呈南北走向的石灰岩山。
该遗址曾于1984年进行过考古试掘,仅发现一些动物牙齿化石,未见相关人类遗存。
据参与发掘的省文物考古研究所专家李意愿介绍,此次发掘面积约20平方米,在洞内地表10厘米以下的堆积层中,出土了大量动物牙齿化石和人牙化石。
经过分析,动物牙齿化石含30多个动物种类,包括灵长目、啮齿目、食肉目、食虫目、长鼻目、奇蹄目和偶蹄目等。
从动物的组成看,属于南方地区第四纪的大熊猫——剑齿象动物群。
从包含巨貘、鬣狗等绝灭种的情况推断,遗址的年代可能为晚更新世晚期阶段,距今约1.2万年前。
而化石的具体年代,考古学家正在使用铀系测年方法进行研究。
李意愿表示,发掘最重要的收获是4颗人牙化石。
若遗址年代推断正确,此次发现将给湖南更新世时期古人类化石增加一批重要标本,为追溯解剖学上现代人类的迁徙、扩散和发展提供非常重要的资料。
据了解,从福岩洞古人类遗址往南约6公里,即是距今约1万多年的玉蟾岩遗址,考古专家曾在该地发现世界上最早的人工栽培稻
黑洞遥不可及 人类不会被“秒杀”
除此之外,银河系中还有成百上千个中型黑洞,它们也在疯狂地吸取物质。
黑洞拥有强大的引力场,就连光也逃不出去,总有一天,地球也会被黑洞吸进去,人类及其创造的文明就再也回不来了…… 启示 “杞人忧天”的成语告诉我们可以有忧患意识,但无根据地夸大某种担忧甚至演变为恐慌就是可笑的了。
对“黑洞”的担忧、认为它将在不久的将来冲击、威胁,甚至毁灭地球,恰恰是一种杞人忧天的行为。
我们提倡未雨绸缪,但拒绝杞人忧天。
探索未知的世界,显然不能依靠担忧或者恐惧,而要用科学的明灯来指路。
近几年来,得益于探测设备的进步和天文观测手段的提高,有关发现黑洞的新闻时常见诸报端,如“NASA发现一个年仅30岁的黑洞”,“美国天文学家不久前通过计算机模拟研究发现,银河系里可能有成百上千个中型黑洞”等等。
由于黑洞拥有强大的引力场,吞噬着其周围的星际物质,因此有人担心黑洞会不会把我们的地球也吞进去,一些人甚至把黑洞和2012年“世界大劫难”联系起来…… 史瓦西半径——“存”与“亡”的临界