Анатомия и физиология: текущие исследования
Открытый доступ

Абстрактный

Использование модели катастроф для предварительного изучения принципов многоклеточных организмов

Чжэмин Цао, Вэйдун Дин, Цзюнь Цян, Мейяо Ван, Хаоцзюнь Чжу,

Термодинамические исследования рассматривают живые существа как диссипативные структуры. Организмы поддерживают и развивают упорядоченную структуру, обмениваясь веществом, энергией и энтропией с окружающей средой; таким образом, поддерживая жизнь и рост. Для одной клетки температура, объем, концентрация содержимого и сложность содержимого являются четырьмя управляющими переменными. Для теплокровных животных и температура, и концентрация содержимого предполагаются постоянными, и только объем и сложность содержимого, т. е. различные белки, нуклеиновые кислоты и малые молекулярные вещества в клетке и их взаимодействия, рассматриваются как действующие переменные. Таким образом, потенциальная функция одной клетки должна соответствовать модели катастрофы купорки. Поскольку исследования конкретных математических моделей взаимосвязи между объемом и сложностью содержимого отсутствуют, мы не смогли предложить конкретные методы для конкретных вариантов потенциальной функции этой модели катастрофы купорки. Мы смогли представить только наши приблизительные результаты, основанные на основных характеристиках модели катастрофы купорки. Мы предположили, что когда отдельная клетка находится в стабильном состоянии, она не может подвергаться дифференциации, дедифференциации и делению. Такое поведение происходит только тогда, когда клетка входит в нестабильное состояние. Основываясь на этом предположении, мы разделили соматические клетки теплокровных животных на два типа, а именно стабильные клетки и нестабильные клетки. Если мы рассматриваем теплокровное животное как целостную диссипативную структуру, его контрольные переменные должны иметь стационарные клетки, нестабильные клетки и отрицательный вход энтропии. Если мы предположим, что отрицательный вход энтропии постоянен, то доля нестабильных клеток и общее количество клеток могут быть использованы в качестве контрольных переменных потенциальной функции. Для теплокровных животных их потенциальная функция также соответствует модели катастрофы каспа. Поскольку исследования взаимосвязи между долей нестабильных клеток и общим количеством клеток редки, мы не смогли предложить конкретные методы для изменения потенциальной функции этой модели катастрофы каспа. Мы могли только представить наши приблизительные результаты в соответствии с основными характеристиками модели катастрофы каспа. Мы предположили, что как индивидуумы животные должны находиться в стабильном состоянии во время развития. Как только они войдут в нестабильное состояние, они заболеют или умрут. У людей доля нестабильных клеток уменьшается в процессе роста от оплодотворенной яйцеклетки до старости. От оплодотворенной яйцеклетки до взрослой жизни общее число клеток увеличивается; однако в старости общее число клеток начинает постепенно уменьшаться. Вся кривая развития постепенно войдет в нестабильное состояние. Мы предположили, что как только кривая развития человека войдет в нестабильное состояние, для пожилых людей это смерть.