據(jù)英國每日電訊網(wǎng)2月21日（北京時間）報(bào)道，倫敦國王大學(xué)學(xué)院研究人員首次實(shí)驗(yàn)證明了阿蘭·圖靈60年前提出的生物花紋形成理論，不僅證明了與脊椎動物發(fā)育密切相關(guān)的成形機(jī)制，而且首次識別出與這一過程有關(guān)的“成形素”。研究人員指出，這些成形素能控制花紋的形成，將來可以用于再生醫(yī)學(xué)中，指示干細(xì)胞在分化成特定組織時生成各種結(jié)構(gòu)和花紋。相關(guān)論文發(fā)表在近期出版的《自然·遺傳學(xué)》雜志上。
計(jì)算機(jī)之父阿蘭·圖靈1952年首次提出了這一理論，并為該理論建立了一個簡單數(shù)學(xué)模型。他認(rèn)為，動物身上會產(chǎn)生有規(guī)律的花紋是一對化學(xué)物質(zhì)“成形素”的相互作用，其中一種激發(fā)細(xì)胞活性（FGF），而另一種抑制活性（Shh）。該理論能幫助科學(xué)家預(yù)測貓科動物的條紋和斑點(diǎn)會長成什么樣子，果蠅身上有多少根毛，或一片樹葉上有多少渦紋。盡管科學(xué)家能用計(jì)算機(jī)模擬出圖靈這一理論，但尚未在實(shí)驗(yàn)中得到證實(shí)。
研究人員用小鼠胚胎進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，研究了胚胎口腔上腭脊紋的生長過程，并識別出與該過程相關(guān)的一對特殊成形素。他們發(fā)現(xiàn)這兩種化學(xué)物質(zhì)控制著彼此的表達(dá)，產(chǎn)生激活和抑制，共同影響著每一道脊紋的位置。實(shí)驗(yàn)還顯示，當(dāng)這些成形素的活性增強(qiáng)或減弱時，會按照圖靈方程預(yù)測的那樣，對口腔上腭脊紋產(chǎn)生影響。
“有規(guī)律的間隔結(jié)構(gòu)是生物界的基本圖案。從脊椎骨、毛囊到老虎、斑馬身上的條紋，有許多理論解釋這些自然花紋的產(chǎn)生，但缺乏相關(guān)證據(jù)。此前，圖靈理論也只有間接證據(jù)。”國王牙科學(xué)院顱面發(fā)育系杰里米·格林說，“上顎脊紋在感覺和品嘗食物中非常重要，雖然醫(yī)學(xué)上的意義不大，但證明了圖靈提出的激活—抑制模型，這是最有價(jià)值的。”
格林還指出，實(shí)驗(yàn)不僅證明了激活—抑制系統(tǒng)在花紋形成中的作用，還提高了圖靈假設(shè)的化學(xué)物質(zhì)“成形素”的可信性，將來可以把這些成形素用于再生醫(yī)學(xué)中，在干細(xì)胞分化為特定組織時指示它們生成各種結(jié)構(gòu)和花紋。
圖靈的大名，IT業(yè)無人不曉。他在電子計(jì)算機(jī)未有雛形時，就想到了用機(jī)器做算術(shù)的最佳方法。這位同時代人公認(rèn)的天才，其興趣并不限定在狹義的計(jì)算機(jī)領(lǐng)域。比如說，他對于人工智能的論述成了經(jīng)典，而當(dāng)時根本沒幾個人想到人工智能這回事。再比如他探討的生物花紋生成問題，也是一個富有趣味，卻難以解釋的自然現(xiàn)象。圖靈將花紋視為一對相反因子參與運(yùn)算的結(jié)果，其思路簡單優(yōu)美。最近英國學(xué)者找到的化學(xué)證據(jù)，讓人不得不贊嘆圖靈六十年前的洞見。(中新網(wǎng))