Zadnjič sem po radiu slišala, da bomo v Sloveniji potrebovali renesančnega človeka, ki bo vodil superministrstvo. Tisto za kulturo, šport, šolstvo in še kaj. Ne vem, če ga naše malo ljudstvo premore.
Sem pa v zadnjem času nekajkrat naletela na zelo zanimivega človeka, ki bi mu lahko pripisali naziv renesančnega. Bil je matematik, razvozlal je Enigmo, bil je homoseksualec, naredil je samomor, je oče umetne inteligence, vprašal se je ali stroj misli in še kaj. Med drugim je predpostavil tudi matematično teorijo, o tem zakaj in kako živali tekom morfogeneze pridobijo različne vzorce (npr. tigri črte). Govorim o Alanu Turingu.
Mimogrede po eni izmed teorij, kako je Apple dobil svoj logotip, naj bi se Steve Jobs odločil za ogriženo jabolko, ker se je Turing, ko je delal samomor zastrupil z jabolkom in je za njem ostalo le ogriženo jabolko.
Turing je v članku The chemical basis of morphogenesis, predpostavil teorijo o formiranju vzorcev na/v živih organizmih. Usmeril se je v kemijske osnove morfogeneze. Opisal je, da naj bi obstajali morfogeni. To naj bi bile molekule s sposobnostjo, da tekom razvoja sprožijo diferenciacijo tkiv. In res so kasneje, 30 let po tem, Lewis, Wieschaus in Nusslein-Volhard odkrili prave morfogene v embrijih Drosophila. Za kar so leta 1995 dobili nobelovo nagrado za medicino. Turinga so zanimali predvsem vzorci v organizmih, kot so naprimer črte pri tigru. Vzorci so ga zanimali predvsem, ker so ena izmed nesimetričnih stvari v živalskih organizmih. Predpostavil je, da ima zarodek na začetku enako količino morfogenov, s translacijsko simetrijo, ki pa se izgubi, ob začetku nastajanja tkiva.
Turing, kot matematik, se je problema lotil z matematičnim trikom. Ustvaril je nelinearen sistem, tako da je uporabil razpršeno diskontinuiteto, v drugače linearnem sistemu v določenem trenutku. Torej, brez difuzije oz. razpršenosti je sistem stabilen in homogen. Nasprotno pa z difuzijo postane nestabilen in tvori prostorske vzorce. Čar tega trika je, da je nelinearnost ujeta samo v določen trenutek, drugače pa je v uporabi teorija linearnih enačb. Turing je s tem pokazal, kako lahko difuzija oz. razpršenost ustvarja vzorce. V tem dvo-komponentnem difuznem/razpršenem sistemu je predpostavil obstoj aktivatorja in inhibitorja. Vse jasno?
Turing je bil tudi prvi, ki je začel s računalniško eksperimentacijo. Prišlo je do prehoda iz analitske matematike do računske matematike (computational mathematics). Ta je sedaj pogostokrat uporabljena tudi med biologi, ki skupaj z informatiki in matematiki, raziskujejo in modelirajo kompleksne biološke sisteme. Turing se je zavedal, da bodo za tovrstvno raziskovanje in modeliranje kompleksnih sistemov, nujno potrebni novi digitalni računalniki.
Danes smo tako daleč, da si ljudje želijo pridobiti kar milijardo evrov, zato da bodo modelirali človeške možgane. Nekateri pa obljubljajo napovedovanje prihodnosti. Ne vem, kaj je bolj noro?
Čas je da preidemo nazaj na biologijo in vzorce v živalskem svetu. Turing je v članku opisal tentakle od Hydra in vretena listov Asperula odorata (perla). Raziskovalci pa so v članku opisali nastanek grebenov na nebu miši. Govorim o nebu v ustih in grebenih na njem. Odkrili so neposredni dokaz za sistem aktivator-inhibitor pri nastajanju razmakov med grebeni na nebu.
Našli so dva morfogena. ki naj bi bila odgovorna za nastanek grebenov in prostora med njimi, in sicer FGF (Fibroblast Growth Factor) in Shh (Sonic Hedgehog). Rezultati so pokazali, da je FGF pot aktivacijska in Hedgehog pot inhibitorna v Turingovemu tipu sistema razpršene reakcije, ki naj bi opisoval nastanek prog oz. grebenov na nebu miši. Seveda obstajajo tudi druge teorije nastanka tovrstnih vzorcev. Ena izmed njih je teorija lateralne inhibicije, ki pa so jo v članku zavrgli. Z odstranitvijo pasa med grebeni, kjer naj bi bili v večji meri izraženi inhibitorni Shh, so ugotovili, da se je Shh začel izražati v smeri proti odstranjenemu inhibitornemu pasu. Tako kot je bilo to predvidemo po Turingovi enačbi. Kar je pomenilo, da je sistem pasov in grebenov zelo nestabilen in se lahko hitro spremeni.
Avtorji so v zaklučki omenili, da je sicer preprosto opisan sistem, v resnici veliko bolj kompleksen in da so pri tem soudeleženi še drugi geni, ki lahko aktivirajo oz. inhibirajo ekspresijo FGF in Shh.
Opisan sistem aktivatorja-inhibitorja je tako poseben, ker je eden izmed prvih, ki je Turingov model razložil tudi do molekularnega nivoja. Večina modelov je predstavljenih s računalniškimi simulacijami, ker gre za preveč kompleksne molekularne mehanizme, da bi jih lahko tako natančno in nadzorovano raziskali. Poleg tega so tovrstne raziskave uporabne tudi za raziskovanje matičnih celic.
Med pisanjem današnjega zapisa sem skušala ugotoviti, koliko grebenov imam na nebu. Pa sem zasledila v članku, da imamo ljudje 4 grebene. Pujsi jih imajo kar 21, miši pa 8. Služijo zaznavanju, čutenju in držanju hrane. Verjetno pri ljudeh počasi izgubljajo svojo funkcijo in jih je zato manj ter so manj opazni.
Za zaključek vas še informiram o tem, da je letos Turingovo leto in tako so pri Nature pripravili posebno izdajo namenjeno temu velikemu zanimivemu super človeku. Vpliv Turinga prepoznavajo tudi nevroznanstveniki, v kognitivni znanosti pa je, kot sem že omenila, postavil vprašanje ali lahko stroji mislijo. Res super človek. Škoda le, da ni definiral še, kaj je mišljenje?
To je to!
Z
Ni komentarjev:
Objavite komentar