图灵生物花纹形成理论获实验证明----中国科学院

英国每日电讯网2月21日（北京时间）报道，伦敦国王大学学院研究人员首次实验证明了阿兰·图灵60年前提出的生物花纹形成理论，不仅证明了与脊椎动物发育密切相关的成形机制，而且首次识别出与这一过程有关的“成形素”。研究人员指出，这些成形素能控制花纹的形成，将来可以用于再生医学中，指示干细胞在分化成特定组织时生成各种结构和花纹。相关论文发表在近期出版的《自然·遗传学》杂志上。

计算机之父阿兰·图灵1952年首次提出了这一理论，并为该理论建立了一个简单数学模型。他认为，动物身上会产生有规律的花纹是一对化学物质“成形素”的相互作用，其中一种激发细胞活性（FGF），而另一种抑制活性（Shh）。该理论能帮助科学家预测猫科动物的条纹和斑点会长成什么样子，果蝇身上有多少根毛，或一片树叶上有多少涡纹。尽管科学家能用计算机模拟出图灵这一理论，但尚未在实验中得到证实。

研究人员用小鼠胚胎进行实验，研究了胚胎口腔上腭脊纹的生长过程，并识别出与该过程相关的一对特殊成形素。他们发现这两种化学物质控制着彼此的表达，产生激活和抑制，共同影响着每一道脊纹的位置。实验还显示，当这些成形素的活性增强或减弱时，会按照图灵方程预测的那样，对口腔上腭脊纹产生影响。

“有规律的间隔结构是生物界的基本图案。从脊椎骨、毛囊到老虎、斑马身上的条纹，有许多理论解释这些自然花纹的产生，但缺乏相关证据。此前，图灵理论也只有间接证据。” 国王牙科学院颅面发育系杰里米·格林说，“上颚脊纹在感觉和品尝食物中非常重要，虽然医学上的意义不大，但证明了图灵提出的激活—抑制模型，这是最有价值的。”

格林还指出，实验不仅证明了激活—抑制系统在花纹形成中的作用，还提高了图灵假设的化学物质“成形素”的可信性，将来可以把这些成形素用于再生医学中，在干细胞分化为特定组织时指示它们生成各种结构和花纹。