نموذج العلم الفرنسي

يُعدّ نموذج العلم الفرنسي تعريفًا مفاهيميًا للمورفوجين ، وصفه لويس وولبرت في ستينيات القرن العشرين. ^{[ 2 ] [ 3 ]} يُعرَّف المورفوجين بأنه جزيء إشاري يعمل مباشرةً على الخلايا (وليس من خلال الحث المتسلسل ) لإنتاج استجابات خلوية محددة تعتمد على تركيز المورفوجين. خلال مراحل النمو المبكرة، تُولِّد تدرجات المورفوجين أنواعًا مختلفة من الخلايا بترتيب مكاني مميز. غالبًا ما يُلاحظ نمط العلم الفرنسي مُقترنًا بأنماط أخرى: يُعدّ نمو أطراف الفقاريات أحد الأنماط الظاهرية العديدة التي تُظهر نمط العلم الفرنسي مُتداخلًا مع نمط مُكمِّل (في هذه الحالة، نمط تورينج ). ^{[ 4 ]}

في نموذج العلم الفرنسي، يُستخدم العلم الفرنسي لتمثيل تأثير المورفوجين على تمايز الخلايا: يؤثر المورفوجين على حالات الخلايا بناءً على التركيز، ويتم تمثيل هذه الحالات بألوان العلم الفرنسي المختلفة: التركيزات العالية تنشط جينًا "أزرق"، والتركيزات المنخفضة تنشط جينًا "أبيض"، مع كون اللون "الأحمر" هو الحالة الافتراضية في الخلايا التي تقل عن عتبة التركيز اللازمة.

دافع عن نموذج العلم الفرنسي عالم الأحياء الرائد في دراسة ذبابة الفاكهة ، بيتر لورانس . وحددت كريستيان نوسلين-فولارد أول مورفوجين، وهو بيكويد ، أحد عوامل النسخ الموجودة بتدرج في جنين ذبابة الفاكهة المتعدد النوى . ثم أثبت مختبران، أحدهما بقيادة غاري سترول والآخر بقيادة ستيفن كوهين ، أن بروتينًا إشاريًا مُفرزًا، يُدعى ديكابنتابليجيك (وهو نظير عامل النمو المحول بيتا في ذبابة الفاكهة )، يعمل كمورفوجين خلال المراحل اللاحقة من نمو ذبابة الفاكهة . تتحكم هذه المادة في نمط نمو الأنسجة، وتحديدًا في مواقع أنواع الخلايا المتخصصة المختلفة داخل النسيج. وتنتشر من مصدر موضعي، مُشكلةً تدرجًا في التركيز عبر النسيج النامي.

تشمل المورفوجينات المعروفة: عامل النمو المحول بيتا / ديكابنتابليجيك ، وعامل النمو سونيك هيدجهوج ، وعامل النمو وينجليس / Wnt ، وعامل نمو البشرة ، وعامل نمو الخلايا الليفية .

تُعدّ بعض المورفوجينات من أقدم المورفوجينات وأكثرها دراسةً عوامل نسخ تنتشر داخل أجنة ذبابة الفاكهة ( دروسوفيلا ميلانوجاستر ) في مراحلها المبكرة. مع ذلك، فإن معظم المورفوجينات عبارة عن بروتينات مُفرزة تُرسل إشارات بين الخلايا.

يتم تعريف المورفوجينات من الناحية المفاهيمية، وليس من الناحية الكيميائية، لذا فإن المواد الكيميائية البسيطة مثل حمض الريتينويك قد تعمل أيضًا كمورفوجينات.

يقوم نموذج العلم الفرنسي على فكرة أن المورفوجين يُشكّل تلقائيًا تدرجًا، حيث تقرأ الخلايا الفردية تركيز هذا التدرج. ثم تستجيب الخلايا لمستوى محدد من التدرج بتمايز محدد يتوافق مع الموضع الذي يشير إليه التدرج. ورغم أن هذا النموذج يُعتبر نموذجًا مهمًا لفهم التشكّل المورفولوجي ، إلا أنه ليس مُتفقًا عليه عالميًا بين جميع علماء الأحياء النمائية. وقد استعرضت ناتالي وريتشارد جوردون بالتفصيل الصعوبات التي تواجه جميع نماذج التشكّل المورفولوجي القائمة على التدرج، وتشمل سبع نقاط محددة ^{[ 5 ] :}

1. للحفاظ على التدرج في حالة الاستقرار، لا بد من وجود آلية للتخلص من الجزيئات المنتشرة أو إزالتها أثناء انتشارها أو عند بعض الحدود. ونادرًا ما تُؤخذ هذه الآليات في الاعتبار عند تطبيق نموذج التدرج.
2. يجب أن يحدث الانتشار في حيز محدود لتكوين تدرج تركيز. ومع ذلك، فإن العديد من الكائنات الحية، مثل الأكسولوتل، تنمو بشكل طبيعي حتى بعد إزالة الغشاء المحي والطبقات الهلامية، ويحدث النمو في الماء الجاري.
3. يعتمد الانتشار على درجة الحرارة، ومع ذلك يمكن أن يستمر النمو بشكل طبيعي في نطاق واسع من درجات الحرارة في الحيوانات التي تتطور بيوضها خارج جسم الأم.
4. لا تتناسب تدرجات الانتشار بشكل جيد مع الأجنة التي تأتي بأحجام متنوعة.
5. تخضع تدرجات الانتشار لمبدأ التراكب. وهذا يعني أن تدرج مادة واحدة في اتجاه معين، وتدرج المادة نفسها في اتجاه عمودي عليه، ينتج عنه تدرج أحادي البعد في الاتجاه القطري، وليس تدرجًا ثنائي الأبعاد. غالبًا ما يستخدم علماء الأحياء النمائية مصطلح التدرج ثنائي الأبعاد، على الرغم من أن نظام التدرج ثنائي الأبعاد يتطلب تدرجين مورفوجينيين بمصدرين ومصبين مختلفين، يقعان بشكل عمودي تقريبًا على بعضهما البعض.
6. تحدث تقلبات في التدرجات دائمًا، خاصة عند التركيزات المنخفضة الشائعة أثناء تكوين الجنين، مما يجعل الاستجابة المحددة من قبل خلية فردية لعتبات تركيز معينة أمرًا إشكاليًا.
7. يجب أن تكون كل خلية قادرة على "قراءة" تركيز المورفوجين بدقة، وإلا ستصبح الحدود بين الأنسجة غير منتظمة. ومع ذلك، فإن هذه الحدود غير المنتظمة نادرة في النمو.

• ذبابة تفاعلية
• قاعدة الطيران
• نموذج الحياة الاصطناعية لتكوين الخلايا المتعددة مع تدرجات مُولَّدة ذاتيًا لمعلومات الموقع
• OMIM
• ببمد