关键词：图灵斑图，反应扩散模型，扩散电泳



论文题目：
Diffusiophoresis-enhanced Turing patterns
Science Advances
论文地址：
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adj2457

图灵斑图在生物物理学中具有基本作用，其形成是由于短程的激活和长程的抑制过程的相互作用。然而，图灵斑图范式是基于扩散输运过程，会产生比自然界中观察到的更浅梯度的图案。对于这种差异的完整物理描述仍然未知。

这项研究提出一种解决方案，通过研究扩散电泳（diffusiophoresis）在图灵斑图中的作用，来解释这一现象。扩散电泳是化学梯度驱动的胶体运动，使胶体颗粒的图案形成具有比相应的化学图灵斑图更精细的长度尺度。

通过缩放分析和与最近实验比较，研究发现在生物图案形成中无处不在的色素细胞可能是扩散电泳的，而胶体Péclet数控制着图案增强。这一发现表明，生物图案形成的重要特征可以通过胶体的基本物理中直接量化的通用机制来解释。

图1. 模拟的自然斑图的比较。反应扩散模型（Reaction-diffusion model）可以捕捉图案的本质，但无法再现颜色梯度的锐利度。相反，扩散电泳增强的反应扩散模型模拟结果与自然图案有明显的相似之处。


图2. 各种反应扩散模型的电泳增强


编译｜梁金

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