نموذج استشعار الجوار

يُعدّ النموذج الرياضي لنمو الخيوط الفطرية، القائم على استشعار الجوار، مجموعة من النماذج الحاسوبية التفاعلية التي تحاكي طريقة نمو الخيوط الفطرية في الفضاء ثلاثي الأبعاد. وتُعتبر المحاكاة ثلاثية الأبعاد أداة تجريبية يمكن استخدامها لدراسة تشكّل شبكات الخيوط الفطرية.

تبدأ عملية النمذجة بافتراض أن كل خيط فطري في الغزل الفطري يُولّد مجالًا مجردًا معينًا، يتناقص مع ازدياد المسافة، كما هو الحال في المجالات الفيزيائية المعروفة. وتشمل النماذج مجالات قياسية ومتجهة . يُستخدم هذا المجال (أو المجالات) وتدرجاته (أو تدرجاتها) لتزويد الخوارزمية التي تحسب احتمالية التفرع، وزاوية التفرع، واتجاه نمو كل طرف خيط فطري في الغزل الفطري المُحاكى. ويتم تزويد متجه النمو بمعلومات عن محيطه. ويقوم طرف الخيط الفطري الافتراضي "باستشعار" الغزل الفطري المجاور؛ ولذلك يُطلق عليه نموذج استشعار الجوار.

لا تتشكل الجدران العرضية في الخيوط الفطرية الحية إلا بزاوية قائمة على المحور الطولي للخيط. ولا يمكن أن تنشأ قمة خيط فطري جديد إلا إذا بدأ تفرع. لذا، يُعدّ تكوين تفرعات الخيوط الفطرية في الفطريات مُكافئًا لانقسام الخلايا في الحيوانات والنباتات والطلائعيات. ويُعتبر موقع منشأ التفرع واتجاهه ومعدل نموه من أهم الأحداث التكوينية في نمو أنسجة وأعضاء الفطريات. وبالتالي، من خلال محاكاة العمليات الرياضية للتحكم في نمو الخيوط الفطرية وتفرعها، يُتيح نموذج استشعار الجوار للمستخدم طريقةً لتجربة الخصائص التي قد تُنظم أنماط نمو الخيوط الفطرية أثناء التكوين الشكلي، وذلك للوصول إلى اقتراحات يُمكن اختبارها على الفطريات الحية.

اقترح أودريوس ميشكاوسكاس وديفيد مور هذا النموذج عام ٢٠٠٤، وطُوِّر باستخدام مرافق الحوسبة الفائقة بجامعة مانشستر . وتتلخص الفكرة الأساسية لهذا النموذج في أن جميع أجزاء الغزل الفطري تمتلك أنظمة توليد حقول متطابقة، وآليات استشعار حقول متطابقة، وخوارزميات لتغيير اتجاه النمو متطابقة أيضًا. وباستخدام معايير نموذجية مُختارة بعناية، يُمكن ملاحظة تحوّل بنية الغزل الفطري الأولية غير المنتظمة إلى أشكال متنوعة، بعضها يُشبه الأجسام الثمرية الفطرية الطبيعية، وبعضها الآخر عبارة عن تراكيب معقدة.

في أحد أبسط الأمثلة، يُفترض أن أطراف الخيوط الفطرية تحاول الحفاظ على اتجاه بزاوية 45 درجة بالنسبة لحقل متجه جاذبية الأرض، كما أنها تولد نوعًا من الحقل القياسي الذي تحاول الأطراف النامية تجنبه. يؤدي هذا المزيج من العوامل إلى تكوين تراكيب مخروطية مجوفة، تشبه الأجسام الثمرية لبعض الفطريات البدائية.

في مثال آخر، يُولّد الخيط الفطري حقلًا متجهيًا موازيًا لمحوره، وتميل أطرافه إلى الالتفاف بالتوازي مع هذا الحقل. بعد أن تتجه المزيد من الأطراف في الاتجاه نفسه، تُشكّل خيوطها حقلًا اتجاهيًا أقوى. بهذه الطريقة، يُمكن ملاحظة التوجه التلقائي للخيوط الفطرية النامية في اتجاه واحد، وهو ما يُحاكي الخيوط والحبال والجذور الفطرية التي تُنتجها أنواع عديدة من الفطريات في الطبيعة. يُمكن تغيير المعايير التي يعمل النموذج وفقها أثناء تنفيذه. يسمح هذا بتكوين مجموعة أكبر من التراكيب (بما في ذلك الأشكال الشبيهة بالفطر)، ويُفترض أنه يُحاكي الحالات التي تعتمد فيها استراتيجية النمو على ساعة بيولوجية داخلية. يُفسّر نموذج استشعار الجوار كيف يُمكن أن تنشأ تراكيب فطرية متنوعة نتيجةً لـ"سلوك التجمع" (التقارب) لمجموعة أطراف الخيوط الفطرية التي تُشكّل الغزل الفطري.

• ميشكاوسكاس أ، فريكر إم دي، مور دي (2004). محاكاة نمو مستعمرات الفطريات باستخدام نموذج استشعار الجوار لنمو الخيوط الفطرية. بحوث الفطريات ، 108 ، 1241-1256. pdf
• ميشكاوسكاس، أ.، ماكنولتي، مور، د. (2004). التنظيم المتناسق للتوجهات في جميع أطراف الخيوط الفطرية كافٍ لتكوين معظم التراكيب الفطرية. بحث فطري ، 108 ، 341-353. pdf
• موني، ن. ب. (2004). البيولوجيا النظرية: الفطر في الفضاء الإلكتروني. مجلة نيتشر ، 431 (7004): 32. رابط
• ديفيدسون إيه إف، بوسويل جي بي، فيشر إم دبليو إف، هيتون إل، هوفستادلر دي، روبر إم. (2011). فطر IMA . 2(1) : 33-37. رابط NCBI

تتوفر المزيد من التفاصيل على هذه المواقع الإلكترونية:(ابتدائي) وتمت أرشفة هذه الملفات بتاريخ 10 يونيو 2025 على موقع Wayback Machine (نسخة احتياطية). يتم توزيع هذه البرامج، مع توثيق شامل، كبرامج مجانية من خلال كلا الموقعين.