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© Thomas Gregor
The image shows a Drosophila embryo 2 hr after fertilization, with nuclei at the surface fluorescently labeled for Bicoid protein (blue), Hunchback protein (green), and DNA (red). Using two-photon microscopy these embryos were imaged to quantitatively characterize the dynamics and precision of how morphogen molecules communicate positional information to individual nuclei. In this example, the shallow Bicoid gradient generates a sharp Hunchback boundary (enlarged in the background), partitioning the embryo in half. This input/output relationship is quantitatively represented in the foreground (yellow), where each dot specifies the Bicoid concentration (horizontal axis) and Hunchback concentration (vertical axis) measured in a single nucleus. The results indicate that the precision with which the embryo interprets and locates this boundary is very high, approaching limits set by simple physical principles.
Publication : Physical review. E

Turing-like patterns in an asymmetric dynamic Ising model.

Domaines Scientifiques
Maladies
Organismes
Applications
Technique

Publié sur Physical review. E - 01 Oct 2019

Merle M, Messio L, Mozziconacci J,

Lien vers Pubmed [PMID] – 31770944

Lien DOI – 10.1103/PhysRevE.100.042111

Phys Rev E 2019 Oct; 100(4-1): 042111

To investigate novel aspects of pattern formation in spin systems, we use a mapping between reactive concentrations in a reaction-diffusion system and spin orientations in a dynamic multiple-spin Ising model. While pattern formation in Ising models always relies on infinite-range interactions, this mapping allows us to design a finite-range-interactions Ising model that can produce patterns observed in reaction-diffusion systems including Turing patterns with a tunable typical length scale. This model has asymmetric interactions and several spin types coexisting at a site. While we use the example of genetic regulation during embryogenesis to build our model, it can be used to study the behavior of other complex systems of interacting agents.

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31770944