Anatomie et physiologie : recherches en cours
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Abstrait

Utilisation du modèle de catastrophe pour explorer de manière préliminaire les principes des organismes multicellulaires

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

Les études thermodynamiques considèrent les entités vivantes comme des structures dissipatives. Les organismes maintiennent et développent une structure ordonnée en échangeant de la matière, de l'énergie et de l'entropie avec l'environnement environnant ; maintenant ainsi la vie et la croissance. Pour une cellule unique, la température, le volume, la concentration du contenu et la complexité du contenu sont quatre variables de contrôle. Pour les animaux à sang chaud, la température et la concentration du contenu sont supposées constantes et seuls le volume et la complexité du contenu, c'est-à-dire diverses protéines, acides nucléiques et petites substances moléculaires dans la cellule et leurs interactions, sont considérés comme des variables agissantes. Ainsi, la fonction potentielle d'une cellule unique devrait être conforme au modèle de catastrophe de cuspide. Comme les études sur les modèles mathématiques spécifiques de la relation entre le volume et la complexité du contenu ne sont pas disponibles, nous n'avons pas pu proposer de méthodes spécifiques pour les variantes spécifiques de la fonction potentielle de ce modèle de catastrophe de cuspide. Nous n'avons pu présenter que nos résultats approximatifs basés sur les caractéristiques de base du modèle de catastrophe de cuspide. Nous avons émis l'hypothèse que lorsqu'une cellule unique est dans un état stable, elle ne peut pas subir de différenciation, de dédifférenciation et de division. Ces comportements ne se produisent que lorsque la cellule entre dans un état instable. Sur la base de cette spéculation, nous avons divisé les cellules somatiques des animaux à sang chaud en deux types, à savoir les cellules stables et les cellules non stables. Si nous considérons un animal à sang chaud comme une structure dissipative dans son ensemble, ses variables de contrôle devraient avoir des cellules à l'état stable, des cellules non stables et une entrée d'entropie négative. Si nous supposons que l'entrée d'entropie négative est constante, la proportion de cellules non stables et le nombre total de cellules peuvent être utilisés comme variables de contrôle de la fonction potentielle. Pour les animaux à sang chaud, leur fonction potentielle est également conforme au modèle de catastrophe à cuspides. Étant donné que les études sur la relation entre la proportion de cellules non stables et le nombre total de cellules sont rares, nous n'avons pas pu proposer de méthodes spécifiques pour la variation de la fonction potentielle de ce modèle de catastrophe à cuspides. Nous n'avons pu présenter que nos résultats approximatifs en fonction des caractéristiques de base du modèle de catastrophe à cuspides. Nous avons émis l'hypothèse qu'en tant qu'individus, les animaux devraient être dans un état stable pendant le développement. Une fois qu'elles entrent dans un état instable, elles tombent malades ou meurent. Chez l'homme, la proportion de cellules instables diminue au cours du processus de croissance, de l'ovule fécondé jusqu'à la vieillesse. De l'ovule fécondé à l'âge adulte, le nombre total de cellules augmente ; cependant, avec l'âge, le nombre total de cellules commence à diminuer progressivement. L'ensemble de la courbe de développement entrera progressivement dans un état instable. Nous avons émis l'hypothèse qu'une fois que la courbe de développement d'un être humain entre dans un état instable, c'est la mort pour les personnes âgées.