鲁登大学 学分:鲁登大学 图灵图案是化学和生物系统中形成的结构的数学表达，例如动物皮肤上的斑点和条纹
来自鲁登大学的一组科学家发现，他们存在的传统数学条件不能描述现实生活中的所有情况，他们出现的标准更灵活
这项研究的结果发表在《混沌:非线性科学的跨学科期刊》上
图灵模式是出现在化学和生物系统中的稳定结构，例如树叶、动物的触须或动物皮肤上的斑点，所有这些都位于彼此给定的距离处
英国数学家艾伦·图灵在1952年预言了这种模式的存在
从数学上讲，这些结构是由一个具有两个或多个相互作用元素的反应扩散方程组来描述的
鲁登大学的数学家团队拓宽了反应扩散系统中出现这些模式的通用标准的范围
根据图灵的标准模型，一个由两个元素组成的系统需要一定的条件才能出现模式
其中一个元素应该是自动激活的，我
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，刺激自身进一步成长
第二种元素应该是自我抑制的，即不断减少自己的活动
此外，后者的迁移率(或扩散系数)应高于前者，其程度取决于其他系统参数的值
然而，对于现实生活中的化学和生物系统来说，情况并非如此，在这些系统中，活化剂和抑制剂的流动性之间的差异通常很小
因此，对于要形成的结构，其他系统参数的取值范围很窄
“图灵提出的机制是不稳定的:模型参数最轻微的偶然变化就能阻止结构的形成，一只动物就不会有皮肤图案或某些器官
然而，最近的一些工作表明，在多组件系统中，图灵模式可能违反公共概念而形成
也就是说，研究证实了具有一个不动元素的系统的存在，在该系统中，图灵模式的出现与移动元素的扩散系数无关
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鲁登大学生物医学数学建模中心的初级研究员
根据该团队的说法，如果一个系统包含一个不动的元素(既不是自我激活者也不是自我抑制者)，图灵模式出现的标准范围就会大大扩大
在这个过程中，固定元素和移动元素之间的相互作用开始发挥关键作用
这种相互作用有三种可能的类型:一种元素浓度的增加可以刺激另一种元素的生长，抑制它，或者对它完全没有影响
在某些相互作用方案中，图灵模式的形成不仅与移动元素扩散系数无关，而且与其他系统参数的值无关
“这些标准为图灵模式的形成提供了相当复杂但更稳定的机制
虽然生物学中的反应速度可能有很大差异，但元素之间的关系类型通常是严格固定的
尚不清楚这种机制是否在自然系统中起作用，但它的所有条件都符合生物学规律
此外，鉴于生命的发展受制于进化规律这一事实，这一机制由于其高度稳定性，很可能在自然界中广泛传播，”马克西姆·库兹涅佐夫补充说
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