Anatomía y fisiología: investigación actual
Acceso abierto

abstracto

Uso del Modelo de Catástrofe para Explorar Preliminarmente los Principios de los Organismos Multicelulares

Zheming Cao, Weidong Ding, Jun Qiang, Meiyao Wang, Haojun Zhu,

Los estudios termodinámicos consideran a las entidades vivientes como estructuras disipativas. Los organismos mantienen y desarrollan una estructura ordenada mediante el intercambio de materia, energía y entropía con el entorno circundante; por lo tanto, manteniendo la vida y el crecimiento. Para una sola celda, la temperatura, el volumen, la concentración del contenido y la complejidad del contenido son cuatro variables de control. Para los animales de sangre caliente, se supone que tanto la temperatura como la concentración del contenido son constantes y solo el volumen y la complejidad del contenido, es decir, diversas proteínas, ácidos nucleicos y sustancias moleculares pequeñas en la célula y sus interacciones, se consideran variables activas. Por lo tanto, la función potencial de una sola célula debe ajustarse al modelo de catástrofe cúspide. Como los estudios sobre los modelos matemáticos específicos de la relación entre el volumen y la complejidad del contenido no están disponibles, no pudimos proponer métodos específicos para las variantes específicas de la función potencial de este modelo de catástrofe cúspide. Solo pudimos presentar nuestros resultados aproximados basados en las características básicas del modelo de catástrofe de la cúspide. Especulamos que cuando una sola célula está en un estado estable, no puede experimentar diferenciación, desdiferenciación ni división. Estos comportamientos ocurren solo cuando la celda entra en un estado inestable. Basándonos en esta especulación, dividimos las células somáticas de animales de sangre caliente en dos tipos, a saber, células estables y células no estables. Si consideramos un animal de sangre caliente como una estructura disipativa completa, sus variables de control deberían tener celdas en estado estacionario, celdas en estado no estacionario y entrada de entropía negativa. Si asumimos que la entrada de entropía negativa es constante, la proporción de celdas no estacionarias y el número total de celdas pueden usarse como variables de control de la función potencial. Para los animales de sangre caliente, su función potencial también se ajusta al modelo de catástrofe cúspide. Debido a que los estudios sobre la relación entre la proporción de células en estado no estacionario y el número total de células son raros, no pudimos proponer métodos específicos para la variación de la función potencial de este modelo de catástrofe de cúspide. Solo pudimos presentar nuestros resultados aproximados de acuerdo con las características básicas del modelo de catástrofe de la cúspide. Especulamos que, como individuos, los animales deberían estar en un estado estable durante el desarrollo. Una vez que entren en un estado inestable, enfermarán o morirán. Para los humanos, la proporción de células no estables disminuye durante el proceso de crecimiento desde un óvulo fertilizado hasta la vejez. Desde el óvulo fecundado hasta la edad adulta, aumenta el número total de células; sin embargo, en la vejez, el número total de células comienza a disminuir gradualmente. Toda la curva de desarrollo entrará gradualmente en un estado inestable. Especulamos que una vez que la curva de desarrollo de un ser humano entra en un estado inestable, es la muerte para los ancianos.