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O modelo generative novo tem implicações largas na biologia desenvolvente, medicina regenerativa

Os vários formulários dos organismos multicellular complexos evoluíram na terra, variando do carterii simples do Volvox que nos possuem somente 2 tipos da pilha seres humanos com mais de 200 tipos da pilha. Todos originam de um único zygote celulado, e seus processos desenvolventes dependem sobre interruptor-como o regulamento do gene.

Estes processos foram estudados em grande detalhe dentro de alguns organismos modelo tais como os elegans do sem-fim C., e do melanogaster da mosca de fruto D. Igualmente sabe-se que as moléculas e os mecanismos chaves que são envolvidos na revelação de organismos multicellular estão conservados altamente através da espécie.

O que é igualmente notável é que somente um punhado das moléculas e os mecanismos que entrem na revelação de um organismo multicellular pode gerar uma diversidade tão enorme dos formulários e da complexidade. Recentemente, pesquisadores do centro para a matéria macia e viva dentro do instituto para a ciência básica investigada como isto é possível usando um modelo matemático simples.

Através deste trabalho, procuraram responder convenientemente a dois oposto às perguntas: o que são os limites de diversidade que podem ser gerados com a revelação, e os que características comuns são compartilhadas entre todos os organismos multicellular durante sua revelação.

Três processos são comuns à revelação biológica em todos os organismos multicellular: divisão de pilha, sinalização celular, e regulamento do gene. Como tal, milhões gerados do modelo deste estudo destas regras e explorados lhes em uma maneira imparcial.

Os mapeamentos gerados pelo modelo representam como o tipo de uma célula converte em outro durante a vida do organismo. Tradicional, o tipo precedente mapas da pilha baseados no transcriptomics da único-pilha é inclinado para estar árvore-como, com as células estaminais que sentam-se na raiz da árvore, e das pilhas cada vez mais mais especializadas que aparecem rio abaixo ao longo dos ramos da árvore.

Contudo, o pilha-tipo mapas produzidos pelo modelo matemático novo estava longe de árvore-como; encontrou-se que havia muitas ligações transversais entre ramos diferentes dos tipos da pilha. Estes conduziram aos gráficos acíclicos dirigidos, e as linhagens da árvore foram encontradas para ser as o mais menos predominantes. Isto significa que é possível para rotas desenvolventes múltiplas convirgir na pilha terminal dactilografa dentro os mapas gerados pelo modelo.

Surpreendentemente, igualmente encontrou-se que muitos organismos produzidos pelo modelo matemático estiveram dotados com a capacidade para regenerar pilhas perdidas, sem nenhuma selecção impor pelos autores. Quando um único tipo da pilha é isolado do organismo adulto, a única pilha poderia transformar em e reabastecer todos os tipos restantes da pilha.

Esta capacidade para gerar todas as pilhas do corpo é chamada pluripotency, e estas pilhas concederam aos organismos no modelo a capacidade da regeneração de todo o organismo. Interessante, a maioria de árvore-tipo linhagens conteve poucas pilhas pluripotent, em comparação com o outro gráfico dactilografa.

Quando os mamíferos, incluindo seres humanos, forem especialmente ruins em regenerar partes danificadas, muitos animais tais como sem-fins e hydra, seja excepcionalmente bom nesta capacidade. De facto, a regeneração de todo o organismo ocorre extensamente através da árvore de vida animal multicellular, e conseqüentemente sups-se que a regeneração de todo o organismo poderia ser um epifenômeno da revelação biológica próprio.

O facto de que o pluripotency ocorreu neste modelo muito simplificado sugere que este traço seja certamente provável emergir devido ao processo de revelação próprio, e componentes extra não especiais é exigido para pô-lo no lugar.

Além do que estes resultados, antecipa-se que a estrutura deste modelo pode ser usada para estudar muito mais aspectos da revelação. Este modelo generative é simples e modular, e pode facilmente ser expandido para explorar os processos importantes que não foram incluídos no estudo actual, tal como o efeito do regime espacial das pilhas e o efeito da morte celular.

Os pesquisadores promovem descreveram algumas experiências possíveis da real-vida para testar algumas das previsões feitas por seu modelo matemático. Espera-se que a estrutura deste modelo provará útil para descobrir as características novas da revelação, que podem ter uma vasta gama de implicações na biologia desenvolvente e na medicina regenerativa.

Source:
Journal reference:

Mani, S & Tlusty, T., (2021) A comprehensive survey of developmental programs reveals a dearth of tree-like lineage graphs and ubiquitous regeneration. BMC Biology. doi.org/10.1186/s12915-021-01013-4.