Читать онлайн «Физические основы биологического формообразования»

ФИЗИКА ЖИЗНЕННЫХ ПРОЦЕССОВ Б. Н. БЕЛИНЦЕВ ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ БИОЛОГИЧЕСКОГО ФОРМООБРАЗОВАНИЯ ПОД РЕДАКЦИЕЙ М. В. ВОЛЬКЕНШТЕЙНА МОСКВА "НАУКА" ГЛАВНАЯ РЕДАКЦИЯ ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 199 1 ББК 28. 071 Б43 УДК 577. 3 Серия "Физикажизненных процессов' издается с 1965 г. ОГЛАВЛЕНИЕ Белинцев Б. Н. Физические основы биологического формо- формообразования/ Под ред. М. В. Волькенштейна. - М. : Наука. Гл. ред. физ. -мат. лит. , 1991. - 256 с. - ISBN 5-02-014556-4 Рассматривается одна из самых загадочных биологических проблем - морфогенез, т. е. возникновение сложноорганизованпых структур в процес- процессе развития организма. Автор предлагает современные физический и ма- математический подходы к этой проблеме на основе теории самоорганизации (синергетики, или теории диссипативных структур). Автор строит достаточ- достаточно общую модель самопроизвольного возникновения и усложнения биоло- биологической организации. Дается обзор физических, математических и биоло- биологических теорий формообразования и предлагается оригинальное синтети- синтетическое развитие этих представлений. Для физиков и математиков, интересующихся биологическими пробле- проблемами, и биофизиков, работающих в области приложения физических пред- представлений к решению биологических проблем. Ил. 81. Физматлит, 1991 Предисловие 5 ЧАСТЬ I ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ПРОЦЕССЫ ФОРМИРОВАНИЯ НАДКЛЕТОЧНОЙ ОРГА- ОРГАНИЗАЦИИ ПРИ МОРФОГЕНЕЗЕ П Глава I. Общий обзор литературы 13 § 1. 1. Комментарии к употребляемым понятиям эмбриологии 13 § 1. 2. Математические модели контроля детерминации 22 § 1. 3. Математические "механизмы" самоорганизации 24 § 1. 4. Модели формирования паттернов клеточной дифференцировки 29 Глава II. Формальное описание первичного упорядочения в морфогенети- ческом поле 33 § II. 1. Формальное представление элементарных свойств поля 33 § II. 2. Организация поля "источником" и "стоком" 37 § II. 3. Самоорганизация макроскопического порядка. Зарождение, ста- стабилизация и трансформация диссипативных структур 44 Выводы 55 Глава III. Коллективные явления на многоклеточной фазе развития мик- сомицет Dictyostelium discoideum 55 § III-1. Жизненный цикл. Коллективные процессы в развитии псевдо- псевдоплазмодия. Химическая сигнализация, хемотаксис, клеточная дифференцировка 55 § III. 2. Теоретические модели 63 § III. 3. Мелкомасштабная кластеризация клеток 69 § III. 4. Агрегация на фазе струеобразования 73 § III. 5. Дивергенция клеточных типов в слизевике 83 § III. 6. Полное пространственное расслоение дифференцированных кле- клеток и морфологическая поляризация агрегата 93 § III. 7. Сопоставление с экспериментальными данными 98 Выводы 103 § III. 8. Формулировка сводной модели коллективного развития D. dis- discoideum Ю6 Г л а в а IV. Самоорганизация разметки при эпителиальных морфогенезах 114 § IV. 1. Универсальная разметка морфогенетической активности эпите- лиев. Активные деформации клеток и упругие напряжения в эмбриональном материале 114 § IV. 2.