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形态发生

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1 概述

形态发生形态建成) morphogenesis 亦称形态形成。

形态发生指生物发生中产生新的形态过程。多细胞生物既有时间上的分化,又有空间上的分化。在个体的细胞数目大量增加的同时,分化程度越来越复杂,细胞间的差异也越来越大,而且同一个体的细胞由于所处位置不同而在细胞间出现功能分工,头与尾、背与腹、内与外等不同空间的细胞表现出明显的差别。因此,胚胎发育不仅需要将分裂产生的细胞分化成具有不同功能的特异的细胞类型, 同时,要将一些细胞组成功能和形态不同的组织器官,最后形成一个具有表型特征个体,这一过程称为形态建成。在形态建成的过程中,细胞间的位置关系要发生改变,同功能细胞组成组织,其关系密切,与不同功能的组织细胞进行协调工作,共同维持个体生命

形态发生在许多情况下除了具有高级结构蛋白质病毒外,把细胞构成因素以上的单位作为形态变化的问题。根据这种涵义,形态发生是高级的复合过程,可大致把它分为生长、分化、形态发生活动等来进行考察。形态发生常伴有一方面的部分退变,这种情况显著地表现为变态和细胞的死亡。

2 形态发生的数学理论

形态发生的数学理论 mathematical theor-es of morphogenesis 是1952年图林(A.M.Turing)提出的扩散型非线性联立偏微分方程式作为形态发生的数学模型。假定有数种化学物质(最简单的是两种),它们互相反应生产基础的化学物质使自身消灭。在平衡状态下,这些化学物质的浓度是均一的,但如果这些化学物质具有扩散过程的话,那么在某种条件下,这种均一的平衡状态是不稳定的,而浓度高的部位和浓度低的部位混存的状态是稳定的。对此,作为形成一个维持特定形态的结构以说明形态发生的机制。另外,作为突变理论的应用,汤姆(R.Thom)也在其著作“结构稳定和形态发生”(1972)一书中,进行了形态发生的数学阐述。这样的理论到底在哪些地方能有效地对形态发生现象分析还有待进一步的研究。


 

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