Smarty-Pants Slime Molds는 Mazes를 해결하고 도쿄 철도 시스템과 유사한 다이어그램을 생산할 수 있습니다. 이제 과학자들은 암 치료를 도울 수 있다고 제안합니다. 독일과 싱가포르의 생물 생리 학자들은 점액 곰팡이 행동에 기초한 수학적 모델이 혈액 종양을 굶주릴 수있는 새로운 방법으로 이어질 수 있다고 제안한다.
슬라임 곰팡이 physarum polycephalum , 일반적으로 썩은 통나무 내부에서 자라는 것이 발견되는 것으로 밝혀졌으며, 가장자리에서 얇은 덩굴손 네트워크를 확장하여 음식을위한 사료. 곰팡이가 부패한 식생 조각이나 미생물과 같은 음식을 발견하면, 그것에 위로 자라며 소화 효소를 분비합니다. p. polycephalum 그런 다음 식품 공급원 간의 정교한 상호 연결 네트워크를 구성하여 영양소를 셔틀 할 수 있습니다.
2010 년, 수학적 생물 학자 나카 가키 (Nakagaki)는 현재 일본의 미래 대학 하 코데 테 (Hakodate) 에서이 네트워킹 행동이 효율적인 도시 계획으로 어떻게 해석 될 수 있는지 관찰했다. 그들은 곰팡이를 실험실 문화에 배치했으며 도쿄 주변 지역의 규모 모델이 포함되어 있으며 인구 센터를 나타내는 식품 공급원이 있습니다. 그들은 슬라임 곰팡이의 덩굴손이 도쿄 철도 시스템의 레이아웃과 현저히 유사하게 상호 연결을 생성했습니다.
그러나 그것은 정교한 구조 네트워크를 형성하기 전에도 곰팡이의 초기 성장이며, 이는 종양이 혈액을 어떻게 공급하는지 이해하는 단서를 가지고있을 수 있습니다. 슬라임 곰팡이는 분리 된 포자의 컬렉션으로 시작합니다. 그들이 바깥쪽으로 자라면서 포자는 섬으로 만나 융합됩니다. 이 섬들은 결국 다른 섬을 만나는 덩굴손을 보냅니다. 그들이 만날 때, 그들은 다시 융합하여 궁극적으로 큰 단일 세포 유기체를 형성하여 이제는 그 자체로 유체를 운반 할 수 있습니다. 여기에는 수학적 용어가 있습니다. 각각 자체 전송 시스템을 갖춘 별도의 네트워크가 유체 또는 다른 물질이 자유롭게 이동할 수 있도록 충분히 상호 연결되는 지점 "여과 전환"이라고합니다.
.여과 전환의 수학적 모델을 구축하기 위해 독일 브레멘 대학교의 Adrian Fessel, Hans-Günther Döbereiner 및 동료들과 Mechanobiology Institute의 동료들은 슬라임 곰팡이가 실험실에서 자라는 방식을 연구했습니다. Döbereiner는 이러한 연결이 어떻게 형성되는지와 전환이 발생하는시기를 이해하면 실질적인 적용이있을 수 있다고 Döbereiner는 말한다. 생존하고 자라려면 종양에는 혈액 공급이 필요합니다. 많은 고도의 침습성 종양은 건강한 조직의 혈액 공급에 연결하기 전에 자라는 종양 줄기 세포로부터 완전히 새로운 혈관 시스템을 구성 할 수 있습니다. 연결 과정은 슬라임 곰팡이의 여과 전이와 수학적으로 동일하기 때문에 후자의 수학적 모델은 두 가지 모두에 대해 동일하게 유효해야한다고 그는 말했다.
곰팡이 덩굴손이 서로를 향해 성장하고 합류함에 따라 연구자들은 네트워크 다이어그램 (지하철 맵과 같은)을 사용하여 덩굴손 사이의 연결을 추적했습니다. 그들은 특정 스테이션을 제공하는 지하철 노선의 수와 유사하게 "상호 연결성"을 측정하기 위해 각 노드에서 몇 개의 연결이 방출되는지 기록했습니다. 물리적 검토 편지에 쓰기, 과학자들은 여러 곰팡이 제도에서 상호 연결된 네트워크 (여과 전이)로의 전환이 노드와 라인이 하나의 특별한 독특한 패턴으로 떨어 졌을 때 발생했다는 것을 발견했습니다. 전체 노드가 얼마나 많은지에 관계없이, 그 중 몇 개가 정확히 3 개의 신흥 라인을 가지고 있었는지, 얼마나 많은 신흥 라인을 가지고 있었는지, 얼마나 많은 노드가 완전히 분리되어 있는지에 대한 것이 중요했습니다. 이 세 숫자의 하나의 특정 비율에 대해, 여과 전환은 항상 발생했습니다.
현재 작업에 관여하지 않은 Nakagaki는“결과는 매우 흥미롭고 참신합니다.
굶주린 혈액 종양은 암을 공격하는 핵심 방법이므로 Döbereiner는 혈관 네트워크 형성에 대한 연구원의 통찰력이 언젠가 종양의 혈액 공급을 억제하고 성장을 억제 할 수있는 방법으로 이어질 수 있기를 희망합니다. 혈관 성장에 대한 모델의 적용 가능성을 보여주기 위해 연구원들은 슬라임 곰팡이 유래 수학적 모델을 사용하여 혈관 네트워크의 성장에 다른 연구자들이 수행 한 2003 년 실험실 연구 결과를 재현 할 수 있음을 보여 주었다.
2003 년 연구가 그들의 모델이 슬라임 곰팡이를 넘어서 적용 할 수 있다는 유용한 데모이지만, Döbereiner는 수학적 관점에서 그러한 데모가 다소 중복된다고 지적했다. 그는 곰팡이 성장과 혈관 네트워크 성장의 두 가지 상황은 수학적으로 동등하며, 하나에 적합한 모델은 다른 하나를 위해 작동해야한다고 말합니다. "우리가 그 실험을하지 않았더라도 [혈관 네트워크와 함께]… 수학적으로 탈출구가 없습니다!"
