Гипотеза о происхождении пестрой окраски животных семейства кошачьих принадлежит отнюдь не биологам и зоологам. Первым ее высказала знаменитый английский математик, логик, криптограф, оказавший существенное влияние на развитие информатики Алан Тьюринг (в этом году Великобритания празднует 100-летие со дня его рождения). Еще в середине прошлого века он предположил, что регулярно повторяющиеся узоры в биологических системах создаются парой веществ — морфогенов — одно из которых работает как активатор, а другое — как ингибитор, то есть «включатель» и «выключатель».
Морфогенами называют все вещества, определяющие поведение и судьбу клеток, их воспринимающих, в зависимости от дозы (концентрации) вещества в данном участке многоклеточного зародыша. Ученые из Королевского колледжа Лондона подтвердили, что чисто математическая гипотеза Тьюринга о протекании биологических процессов верна. Результаты их работы опубликованы в журнале Nature Genetics. Обнаруженный механизм не только объясняет формирование внешнего вида позвоночных, но и, предполагают ученые, может быть использован в регенеративной медицине для направленной дифференциации стволовых клеток в клетки различных тканей. Чтобы проверить гипотезу Тьюринга, исследователи изучили процесс формирования ребристого неба мыши (если вы когда-нибудь пробовали засунуть палец в рот своей кошке, вы представляете себе эти повторяющиеся неровности). Проводя опыты над мышиными эмбрионами, ученые обнаружили пару морфогенов, поочередно включающих образование «горки» и «бороздки» на небе зверька. Вещества работают «в связке», контролируя выделение друг друга (активируя и ингибируя выработку в нужный момент) и формирование «правильного» рельефа. Исследователям удалось выделить специфические морфогены, вовлеченные в этот процесс — их называют FGF (Fibroblast Growth Factor) и Shh (Sonic Hedgehog). Когда активность этих морфогенов падает или растет, рельеф неба мыши формируется в полном соответствии с гипотезной Тьюринга. Это первый случай, когда соответствующие морфогены были напрямую идентифицированы, и он полностью подтверждает спорную до сих пор теорию Тьюринга. «Периодические структуры — от позвоночника и волосяных фолликулов до полосок тигра или рыбки данио-рерио — фундаментальное свойства биологических систем. До сих пор существовало несколько теорий их формирования в природе, однако до настоящего метода для теории Тьюринга прямых доказательств не было. Наше исследование — первое экспериментальное подтверждение работы системы активатор-ингибитор для формирование „полос" (в данном случае это небо мыши)», — заявил Джереми Грин, руководивший работой. «Этот год — год 100-летия Тьюринга, и мы были просто обязаны отдать дань замечательной гипотезе великого математика. Она ждала этого слишком долго — более 50 лет!", — отметил Грин. Ребристое небо нужно мыши, чтобы ощущать и пробовать на вкус еду, однако большого медицинского значения оно не имеет. Вместе с тем, это лишь один из примеров формирования периодических структур в живых существах, и многие из них чрезвычайно важны. Ученые полагают, что морфогены помогут будущей регенеративной медицине в правильном выращивании органов из стволовых клеток.