Профессор
Пржемыслав Прузинкевич (Przemyslaw Prusinkiewicz), специализирующийся на создании компьютерных моделей и
визуализации в области ботаники, и аспирант Ричард Смит (Richard Smith) из
университета Калгари (
Канада) вместе с коллегами из института прикладной
ботаники в Берне (Швейцария) с помощью компьютерных методов
разработали модель роста растений, объединяющую молекулярный механизм морфогенеза и геометрию филлотаксиса (в переводе с
греческого — «устройство листа»)
растений. Изучение филлотаксиса в ботанике позволяет выявить
математические закономерности, наблюдаемые в расположении семян подсолнуха, чешуек ананаса или сосновой шишки, цветочках соцветия маргаритки.
«В биологии существует множество теорий, объясняющих значение филлотаксиса, но как именно он возникает на молекулярном уровне, до сих пор не совсем ясно, — комментирует Ричард Смит. — Мы создали компьютерную модель механизма роста растений, которая может быть использована для проверки биологических теорий, посвященных филлотаксису».
Ричард Смит и проф. Прузинкевич вместе с учеными-ботаниками из Швейцарии разработали трехмерную компьютерную модель роста растений, начиная с деления клетки. С помощью этой модели можно проследить, как меняется концентрация гормона роста растений — ауксина — в процессе роста. Именно эти периодические изменения концентрации ауксина и формируют в конечном итоге спиральную структуру расположения семян у подсолнуха, маргаритки и многих других растений. Расположение листьев под определенными углами также может быть получено с помощью компьютерного моделирования при задании определенных параметров.
Предметом изучения в процессе создания трехмерной модели роста стало маленькое растение из семейства крестоцветных — резушка (Arabidopsis). Этот невзрачный на вид цветок причислен к модельным генетическим объектам в ботанике, то есть, по сути, является аналогом плодовой мухи дрозофилы в зоологии.
Ученые полагают, что созданная ими трехмерная модель поможет биологам в проведении экспериментов и их дальнейшей интерпретации. В перспективе планируется создать подобную трехмерную модель роста других организмов, включая животных, из стволовых клеток.
«Это великолепный пример совместных усилий
ученых-биологов и ученых, занимающихся компьютерным моделированием», — комментирует проф. Прузинкевич.
Поделиться