英國科學(xué)家將分子遺傳學(xué)技術(shù)與計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)相結(jié)合，研究植物花朵的發(fā)育過程，取得了初步進(jìn)展。這不僅有助于理解千姿百態(tài)的花朵是怎樣生長出來的，也可以用來研究理解動物的發(fā)育過程。
在生物發(fā)育過程中，開始很簡單的結(jié)構(gòu)在細(xì)胞的不斷分裂中會變得異常復(fù)雜，如何追蹤這一過程，是生物學(xué)研究的一大挑戰(zhàn)。英國約翰·因斯中心的科學(xué)家在１３日出版的《自然》雜志上報(bào)告說，他們使用金魚草為研究對象，利用一種稱為“克隆分析”的技術(shù)對分裂中的細(xì)胞進(jìn)行遺傳標(biāo)記。
研究人員給金魚草植入一個控制產(chǎn)生顏色的基因，這個基因?qū)囟群苊舾校虼送ㄟ^掌握溫度就能控制它是否起作用。在最終發(fā)育完全的花朵中，基因呈活躍狀態(tài)、產(chǎn)生顏色的部位，就成為花瓣上的斑點(diǎn)。
以前曾有人用這種方法估算過植物葉子和果蠅翅膀的生長參數(shù)。
約翰·因斯中心的這項(xiàng)研究特點(diǎn)在于，建立一個計(jì)算機(jī)模型，將克隆分析過程得到的結(jié)果輸入其中，通過花瓣的最終形狀與斑點(diǎn)分布等信息來回溯它可能的發(fā)育方式，由花瓣發(fā)育未完成時(shí)的狀態(tài)來推導(dǎo)它剛剛開始發(fā)育時(shí)的狀態(tài)。計(jì)算的結(jié)果，與研究人員控制下的真實(shí)花瓣開始發(fā)育時(shí)的狀態(tài)非常相似。
科學(xué)家利用這一方法著重研究了花瓣形狀中的一個重要因素——不對稱性形成的過程。他們發(fā)現(xiàn)，植物利用花瓣最長方向上的中軸線作為協(xié)調(diào)生長的參照，分裂中的細(xì)胞像波浪一樣，沿著這條長軸“流動”。流動的速度、方向和“波浪”寬度的變化，決定了花朵的形狀。這表明，花朵的發(fā)育過程可能由幾個控制化學(xué)生長信號的基因調(diào)節(jié)，生長信號沿著花瓣的長軸分布。
研究人員計(jì)劃下一步利用計(jì)算機(jī)模型模擬花從花蕾到完全盛開的過程，了解一些更細(xì)微的遺傳效應(yīng)。