数字生活—自然的模式(下)
日期:
2000年12月22日 00:00
来源:科技部
生物体有着各种各样的大小和形态,它们都表现出各式各样色彩斑兰的美丽花纹,精细优雅,但是没有人知道他们是怎么形成的,数学家詹姆斯·穆瑞对这些花纹非常着迷,在豹子身上一些非常细微花纹中,他发现了斑点的第一条线索,这个花纹约有贰分硬币大小, 是经过化学物质混和而生成的,随着化学反应,它们展开并形成花纹,如果改变化学的物质含量,花纹就会改变。
显然豹子坯胎发育的某个阶段,基因的作用制造了这个化学花纹,而这化学花纹是由一种化学物质的高浓度区和低浓度区组成的,在表皮之下细胞如果在这些化学物质高浓度区就产生某种颜色,在低浓度区则不产生颜色。
利用数学模型我们能够模拟这些迷人的自然图案,在一个细长的圆桶里改变它的形状,花纹也改变了,现在斑点更多了,像是猎豹的花纹,再次改变形状时,花纹变成了斑纹状,像猫身上的花纹,通过改变大小和形状,我们还可以创造斑马和长颈鹿的斑纹,运用数学已有了重大的发现,一种动物的毛皮花纹,可能是由它的大小和外形决定的,在这里数学是一种语言。
病毒是地球上最古老的有机体之一,既感染植物,也感染动物,甚至感染人类,但是在与病毒的斗争中,也有强大的武器—数学。病毒以感染其它生命系统为生,在所有病毒中人们研究最多的一种病毒—抗菌素病毒,专门感染细菌,它在别的细胞上登陆以后,就把自己注射到细胞之内,然后病毒就制造一种霉,这种霉嵌入病毒,把病毒变成细胞的一部分,现在病毒控制了细胞,它用基因命令细胞复制病毒自己,直到细胞爆炸。
在病毒攻击细胞的过程中,最关键的阶段是霉如何嵌入病毒的,在试管里一种霉在切割和处理长串的DNA,当反应结束时,这种霉已经把DNA系成了一个结,利用数学中一个分支结理论,通过鉴别结的交叉点和运动,我们就能看到霉切断了DNA弯曲的长链,然后迫使两根链调换位置,让病毒插入,如果我们能够阻止这种状况,就能阻止病毒的感染。
几百年来,数学和生物学是两大孤立的学科,而如今数学等式正在建立对自然界的新观念,也许自然界大多数复杂的事物都是一些非常简单规则所建立的,数学给了我们新的方法,去观察自然模式的秘密。
|
|
扫一扫在手机打开当前页
|