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Musterung leipzig

Während die meisten Prozesse in der Biologie sehr deterministisch sind, werden stochastische Mechanismen manchmal verwendet, um die zelluläre Vielfalt zu erhöhen. In menschlichen und Drosophila Augen, Photorezeptoren empfindlich auf verschiedene Wellenlängen des Lichts sind in stochastischen Mustern verteilt, und ein solches Mustersystem wurde im Detail in der Drosophila Netzhaut analysiert. Interessanterweise weisen einige Arten der Dipteran-Familie Dolichopodidae (die “langbeinigen” Fliegen oder “Doli”) stattdessen hochgradig geordnete deterministische Augenmuster auf. Bei diesen Arten produzieren abwechselnde Säulen der Ommatidien (Einheitsaugen) Hornhautlinsen in verschiedenen Farben. Gelegentliche Störungen bei einigen Personen stören die regulären Spalten in einer Weise, die darauf hindeutet, dass die Musterung über ein posterior-anteriores Signalrelais während der Entwicklung erfolgt, und diese Spezifikation folgt einer lokalen, zellulär-automatenähnlichen Regel. Wir vermuten, dass die regulatorischen Mechanismen, die das Auge mustern, weitgehend unter Fliegen konserviert werden und dass der Unterschied zwischen ungeordneten Drosophila und geordneten dolichopodid Augen in Bezug auf die relativen Stärken der Signalinteraktionen erklärt werden kann, anstatt eine Neuverdrahtung des regulatorischen Netzwerks selbst. Wir präsentieren ein einfaches stochastisches Modell, das sowohl das stochastische Drosophila-Auge als auch das gestreifte Muster der Dolichopodidae-Augen erklären kann und damit die geringste Anzahl zugrunde liegender Entwicklungsregeln charakterisiert, die notwendig sind, um sowohl stochastische als auch deterministische Muster zu erzeugen. Wir zeigen, dass nur kleine Änderungen an Modellparametern erforderlich sind, um auch zwischengeschaltete, halbzufällige Muster zu reproduzieren, die bei einer anderen Doli-Art beobachtet wurden, und die Quantifizierung der ommatidialen Verteilungen in diesen Augen legt nahe, dass ihre Musterung ähnlichen Regeln folgt. Die Bildung und Regeneration des Nervensystems erfordert Schlüsselmoleküle zur Steuerung des Wachstumskegels und der Musterung des Nervensystems. In vivo arbeiten diese Moleküle in Verbindung miteinander, um die Axonführung zu modulieren, und oft sind sie gebunden, um die räumliche Verteilung zu begrenzen. Der Parameter – quantifiziert die relative Bedeutung stochastischer Entscheidungen. In: (a) = 1. Dies modelliert eine perfekte Doli-Fliege, wo es keine Fehler gibt; b) n = 0.