马克斯·普朗克学会 不同花卉的可见性图表说明
在轮廓(绿色)上，当节点不接触或不与轮廓相交时，节点均匀分布并通过边连接
信用:MPI-MP，杰奎琳诺瓦克 在自然界，许多东西进化出不同的大小、颜色，尤其是形状
虽然物体的颜色或大小很容易描述，但形状的描述更复杂
在《自然通讯》上发表的一项研究中，马克斯·普朗克分子植物生理学研究所的杰奎琳·诺瓦克和她的同事们概述了一种新的、改进的方法来描述基于网络表示的形状，这种方法也可以用来重组和比较形状
杰奎琳·诺瓦克设计了一种新的方法，这种方法依赖于一种基于网络的形状表示，称为可见图，以及一种用于分析形状的工具，称为重力图
可见性图表示由周围轮廓定义的物体形状，重力图背后的数学结构由一组等距分布在轮廓周围的节点来表示
然后，节点通过不与形状边界相交或对齐的边相互连接
因此，测试所有节点对之间的连接会指定所分析形状的可见性图
在这项研究中，杰奎琳·诺瓦克使用能见度图和重力工具来比较不同的形状
为了测试新方法的能力，将简单三角形、矩形和圆形以及复杂形状的沙粒、鱼形状和树叶形状的可见度图进行了相互比较
通过使用不同的机器学习方法，他们证明了该方法可以用于根据形状的复杂性来区分形状
此外，可见性图能够区分形状的复杂性，就像植物表皮细胞显示的那样，其形状类似于拼图玩具的碎片
对于这些细胞，不同的形状参数，如叶长、颈宽或细胞面积，可以用重力指数精确定量
“用重力指数量化表皮细胞的叶数优于现有的工具，表明它是解决与形状分析相关的特定问题的有力工具，”重力指数项目负责人、马克斯·普朗克分子植物生理学研究所“系统生物学和数学建模”研究小组组长、波茨坦大学生物信息学教授佐兰·尼科洛斯基说
未来，科学家们希望应用表皮细胞和整个叶子的可见性图来获得影响形状的关键细胞过程的生物学见解
此外，不同植物细胞的形状特征可以通过重力作用进行量化，从而有助于遗传筛选以确定形态发生的遗传基础
最后，重力的应用将有助于更深入地了解自然界中细胞和器官形状之间的相互关系
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