
當研究人員挑戰所謂的形態學理論時,關於老虎如何獲得條紋的幾十年解釋受到質疑。這項研究並沒有理論,但是科學現在可能會在尾巴上有一個假設的老虎,因為他們試圖找出自然如何運作的這一方面。
形態學理論認為,控制性狀的蛋白質被排列為梯度,不同量的蛋白質激活基因以創建指定的物理特徵。
該理論是1950年代首次由數學家和第二次世界大戰代碼破解者艾倫·圖靈(Alan Turing)提出的,並於1960年代由劉易斯·沃爾珀特(Lewis Wolpert)提出。它被用來解釋為什麼老虎除其他現像外。
但是一些生物學家提出了有關該理論的問題,該理論認為物理特徵必然與形態學梯度內蛋白質的絕對濃度相關。
如果存在一定的臨界蛋白質,則會出現給定的物理特徵(例如,使皮膚上的皮膚上的細胞)出現。如果存在少於臨界質量,則會出現一個不同的結構(例如,使您的眉毛的皮膚)會出現,兩種結構之間將形成邊界。
替代視圖表明,物理特徵不一定是指定數量的蛋白質的結果,而是來自彼此相反的多個梯度之間更複雜的相互作用。
紐約大學生物學家通過研究果蠅果蠅探索了這一過程,果蠅果蠅是研究遺傳發育的有力模型,因為它可以進行精確的遺傳操作。他們專注於一種蛋白質Bicoid(BCD),該蛋白在胚胎末端以最高水平的梯度表達,這將成為成熟的蒼蠅的頭部。
由紐約大學生物學系主席斯蒂芬·斯莫特(Stephen Small)領導的研究人員檢查了許多直接被BCD激活的靶基因。每個靶基因在具有與特定結構的邊界的胚胎區域中表達。
通過檢查與這些靶基因相關的DNA序列,研究人員發現了其他三種蛋白質(Runt,Capicua和Kruppel)的結合位點,它們都充當阻遏物。所有三種蛋白質均以胚胎中部最高水平的梯度表示,因此與BCD激活梯度相比,位於相反的方向上。
通過更改阻遏物的空間分佈並通過操縱其結合位點,Small和他的同事表明,這些阻遏物拮抗BCD依賴性激活,並且對於在正常胚胎中發現的正確邊界順序至關重要。
換句話說,與圖靈的理論相反,單一的蛋白質梯度沒有足夠的能力來形成每個物種的每個成員的身體計劃。但是,如果有多種梯度相互對抗,那麼系統就足以適應正常開發。
儘管細胞雜誌上報告的結果提出了有關形態學理論的問題,但研究人員解釋說,他們的發現並沒有“偽造”它,而是建議它需要一些其他的完善。