资    源
  • 资    源
  • 文    章
  • 地    图

当前位置:查字典地理网 >地理学习 >学习资料 >让图灵告诉你“猴面”沟酸浆花的秘密

让图灵告诉你“猴面”沟酸浆花的秘密
查字典地理网 来源|2020-05-22 发表|教学分类:地理科普

地理学习

学习资料

袁耀武利用这种植物的灵活性,在实验室里培育了大量带有基因突变的彩艳沟酸浆。有一些失去了典型的斑点图案,代之以深红色斑点,看上去就像黄色和粉色背景中伸出了一条舌头。

无独有偶,在美国的另一端,Blackman在位于加州的实验室里,也想到了类似的想法:他在野外发现了一些带有红色突变体的斑点沟酸浆花近亲。Blackman和袁耀武决定合作寻找华丽的猴面花背后的基因因素。

色素之战

他们的团队利用强大的基因编辑工具CRISPR,分析了带有红舌突变的猴面花,并在实验室里进行重新调整。最终,他们找到两种基因,野外猴面花典型的似舌头的红色斑点图案与两种基因有关。

猴面花细胞想要变红,必须分泌大量的色素:花青素,产生“激活因子”分子的基因负责开启这一程序。这些激活因子会促使花朵产生更多的激活因子,形成色素沉着。如果这一过程不加控制,花朵的整个舌头都会变成红色。

“看上去就像植物在对你做鬼脸,”Blackman谈到红舌突变时说。

为了控制自己,激活因子分子也会触发“抑制因子”的产生。这是另一种分子,会进入相邻的细胞,关闭激活因子,防止色素沉着。距离第一个细胞越远,抑制因子越少,远处的激活因子因此可以重启色素沉着,在花瓣上形成新的色斑。

沟酸浆花斑点背后的遗传机制源自微观分子的斗争,堪称“反应—扩散模型”的完美例子。50多年前,艾伦·图灵提出了这一理论。

仅两个基因就足以让这个看似简单的系统运转,而且两者都对色素沉着形成图案至关重要。如果猴面花的激活因子突变,整朵花就会平淡无奇、没有斑点;如果抑制因子突变,则会产生过饱和的红色斑点。对于猴面花来说,这两种情况都不太好,会让大黄蜂陷入混乱。正常情况下,大黄蜂会落在花上,吸食花蜜,同时给花朵授粉。

袁耀武、Blackman和Cooley都认为,至少在决定重复的视觉图案方面,反应—扩散起到了部分作用。“藤蔓每隔一段距离开出一朵花,或躯体上有不断重复的条纹,这些都是很好的印证,”Cooley说。有了这些发现后,其他类似问题的原理似乎呼之欲出。

沟酸浆花的秘密

有了模拟激活因子和抑制因子之间冲突的模型,袁耀武和Blackman可以重现猴面花的斑点。但故事还远未结束。“这是一个简单的模型,”袁耀武说:“但我知道,在生物学里……在真正的生物系统中,事情绝不会这么简单。细节方面总会有些差别。”

例如,沟酸浆花的斑点只出现在花瓣的某些部位,绝对不会狭路相逢。通过对无斑点区域的研究,Cooley和团队锁定了另一个系统,这个系统负责将斑点限制在特定区域。

“一直以来,我们总是看到一个现象,然后觉得这太疯狂了,太神奇了,无法解释,”Cooley说:“但随着不断的研究,我们总能找到基本原理。”

【让图灵告诉你“猴面”沟酸浆花的秘密】相关文章:

高中地理学习方法:不可不知的答题技巧

干旱区水利的生态观

扑克牌上的地理知识

高中地理必修2知识点归纳

高考地理19个热点专题主观题答题要点

加拿大欲独霸北极 进入北冰洋船泊需申报

中国特色环保新道路的探索

高考地理简答题解题思路

岛主之梦,在今天已经不再是梦

高中自然地理地貌名词解释

最新地理学习资料
热门地理学习资料
精品推广
随机推荐地理学习资料
学科中心