Kaimynystės jutimo modelis

Kūgio pavidalo struktūros formavimasis (viršuje vaizdas, apačioje pjūvis)

Kaimynystės jutimo modelis (angl. Neighbour-Sensing model) – viena siūlomų grybų morfogenezės hipotezių. Šį modelį pasiūlė Audrius Meškauskas ir David Moore 2004 metais. Jis buvo patikrintas naudojant Mančesterio universiteto skaičiavimo centro superkompiuterius.

Hipotezė teigia, jog kiekviena grybo hifo gija generuoja tam tikrus abstrakčius laukus, kurie (panašiai kaip įvairūs fizikoje žinomi laukai) silpsta didėjant atstumui. Siūlomi matematiniai modeliai nagrinėja tiek skaliarinius, tiek ir vektorinius laukus.

Augantis grybo hifo galiukas jaučia šiuos laukus ir pasirenka augimo kryptį pagal tam tikrą algoritmą. Modelio esmė yra jog tiek laukus generuojanti sistema, tiek juos jaučiantis mechanizmas, tiek ir krypties pasirinkimo algoritmas visuose grybo hifuose yra vienodi. Gerai parinkus modelio parametrus, galima stebėti pradinio chaotiško hifų kamuolio transformaciją į įvairias sudėtingesnes struktūras, neretai gana panašias į grybų formuojamus vaisiakūnius ar kitus sudėtingus organus.

Ši hipotezė nenagrinėja tikslios generuojamų laukų biologinės prigimties, tirdama juos kaip matematinę abstrakciją. Greičiausiai tai gali būti elektriniai laukai (stebėtos hifus supančios žiedinės elektros srovės) arba cheminių medžiagų gradientai.

Viename paprasčiausių pavyzdžių, hifo galiukas siekia išlaikyti 45 ° augimo kampą Žemės traukos vektoriaus atžvilgiu. Tuo pat metu hifai generuoja hipotetinį skaliarinį lauką, kurio jų galiukai vengia. Esant šiai parametrų kombinacijai, susiformuoja kūgio pavidalo struktūra, panaši į kai kurių aukšliagrybių vaisiakūnius.

Pakeitus parametrų aibę, pradinis chaotiškas hifų kamuolys (centre) pradeda formuoti kabelio pavidalo struktūras

Sudėtingesiame modelyje tariama, jog hifai generuoja jų ašiai lygiagretų, didėjant atstumui silpstantį vektorinį lauką, o hifo galiukas linkęs pasukti šio vektoriaus kryptimi. Jei ta pačia kryptimi pasisuka keli hifai, jų bendras laukas ten pat kreipia ir likusiuosis hifus. Suteikus galiukams savybė jausti taip pat ir absoliutinę šio vektoriaus reikšmę (siekiant maksimaliai priartinti ją prie nustatytos optimalios reikšmės) galima stebėti į daugiagyslį kabelį panašių struktūrų formavimasi. Tokios kabelio pavidalo struktūros aptinkamos įvairiuose medieną ardančiuose grybuose.

Dar sudėtingesti, į mažus kepurėtus grybus panašūs dariniai gali būti gaunami tarus jog laukų jutimas ir generaciją kinta pagal vidinį biologinį laikrodį.

Kaiminystės jutimo modelis paaiškina daugelio grybų struktūrų formavimasi nereikalaudamas pripažinti augimo hormonų hipotezės. Augimo hormonų, vaidinančių svarbų vaidmenį gyvūnų ir augalų morfogenezėje, grybuose aptikti nepavyko.

Literatūra

• Meškauskas A, Fricker M.D, Moore D (2004). Simulating colonial growth of fungi with the Neighbour-Sensing model of hyphal growth. Mycological research, 108, 1241-1256. pdf
• Meškauskas, A., McNulty, Moore, D. (2004). Concerted regulation of tropisms in all hyphal tips is sufficient to generate most fungal structures. Mycological research, 108, 341-353. pdf
• Money NP. (2004) Theoretical biology: mushrooms in cyberspace. Nature, 431(7004):32.
• Davidson A.F, Boswell G.P., Fischer M.W.F, Heaton L., Hofstadler D, Roper M. (2011). IMA Fungus. 2(1): 33–37. NCBI puslapis

Nuorodos

• Projekto tinklalapiai ([1] (pagrindinis) bei [2] (veidrodis)) pateikia išsamų projekto aprašymą, visus straipsnius, dokumentaciją bei projektui sukurtą programinę įrangą bei jos išeities kodą.