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論文資訊
- 類型：已發表論文
- 日期：2022-09-02
摘要
當非線性和訊號的適當傳播起作用時，空間自組織出現在表現出局部相互作用的分佈式系統中。這類現象可以使用不同的框架來建模，通常是元胞自動機或反應擴散系統。一類不同的動力學過程涉及介質在空間上的相關運動，這可以透過趨化運動或細胞與細胞相互作用能量的最小化來介導。後者的一個典型例子是當細胞表現出不同的黏附力時形成空間分離的組裝體。在這裡，我們考慮一類新的動力學模型，涉及兩種隨機可交換的細胞狀態之間的細胞黏附，作為能夠表現出明確定義的有序空間模式的最小模型。我們的結果表明，整個圖案形成規則空間是由物理差異黏附和調節細胞表型轉換的機率值的組合所承載的，這表明可以在不訴諸反應擴散過程的情況下獲得類圖靈圖案。如果模型被擴展，允許細胞在可擴散營養物和有毒廢物發揮作用的環境中增殖和死亡，就會觀察到不同的階段，其特徵是規則間隔的模式。參數空間的分析表明，某些階段比其他組織模式達到更高的人口水準。也對平均場理論進行了詳細的探索。最後，我們讓具有不同黏附基質的細胞群競爭繁殖，這表明，在我們的模型中，結構組織可以提高給定細胞群的適應性。概述了這些結果對模式形成的生態和演化模型以及多細胞生物的出現的影響。