Simulando la diferenciación celular

Las respuestas a la mayoría de sus preguntas están bajo investigación activa y hay muchas incógnitas. Comprender este proceso es uno de los principales objetivos de la biología del desarrollo. Por lo tanto, intente establecer objetivos razonables para su proyecto, principalmente al ver dónde tiene suficientes datos para trabajar.

Comenzaría leyendo algún libro de texto básico sobre biología del desarrollo.

En cuanto al flujo de información: Recuerde que a partir del cigoto y en adelante a todo el organismo, la secuencia de ADN es generalmente la misma entre todas las células. Como científico de la computación, puede ser útil pensarlo de esta manera:

Piense en el ADN como una función matemática muy complicada.$f()$actuando sobre los estados celulares. El estado celular actual$S_i$serán los componentes moleculares totales de la célula y producirán la función biológica de la célula. Entonces, comienzas con un estado celular inicial$S_0$(podría ser un vector, por ejemplo) y luego las células hijas serán:$S_1=f(S_0)$, sus células hijas serán$S_2=f(S_1)$. Esta no es una representación perfecta del proceso (ya que en el momento 2 es posible que tenga ambos$S_0$y$S_1$células), pero enfatiza el punto de que aunque la secuencia de ADN "computa" el siguiente paso, de hecho es constante, y el punto de que cada estado celular dicta el siguiente estado. Me parece que una cadena de Markov podría ser apropiada. Por supuesto, también puede probar modelos más sofisticados, pero es mejor comenzar de manera simple.

Además, sugeriría comenzar con C. elegans como su especie modelada. Esto se debe a que se conoce el destino de la diferenciación completa de cada una de sus 1031 células somáticas, un logro notable y algo que no tendrá en otras especies.

Intentar responder a esta pregunta en unas pocas líneas es una tarea tediosa. Sobre todo, no estoy seguro de que a partir de hoy sepamos todo lo que hay que saber al respecto.

Aunque intentaré darte algunas pistas.

1. El proceso se llama embriogénesis . El cigoto (u óvulo ) sufre divisiones mitóticas rápidas sin un crecimiento de tamaño significativo que conducirá al desarrollo de un embrión. Este proceso se llama escisión . Los blastómeros se crean durante este proceso. Al tercer día - el tiempo puede variar pero no significativamente - la escisión alcanza el estado de 16 células. Las divisiones celulares siempre ocurren por división paralela (1 -> 2, 2 -> 4, 4 -> 8, 8 -> 16). Estudie los enlaces que le di y regrese con preguntas más específicas.

2. Nuevamente, esa es una pregunta imposible de responder sin explicar todo el proceso desde la fertilización hasta el desarrollo fetal, porque la creación de tejidos (células) y órganos ocurre en el camino, no de inmediato. Sin embargo, está documentado.

3. No estoy seguro.

4. Comience con los enlaces de wikipedia e intente regresar con preguntas más específicas. Tengo un par de libros de texto pero me temo que no son tan detallados como quisieras :-)

¡Buena suerte!

Comenzaría con Biología del Desarrollo, 9ª Ed. No está a la vanguardia absoluta, ya que se publicó en 2010, pero tiene muchas cosas buenas. Wikipedia es un recurso decente para obtener resúmenes muy breves sobre ciertos temas, pero muchos de los artículos de ciencias de la vida que he leído tienden a faltar, a diferencia de los artículos de física y matemáticas, por ejemplo.

En cuanto a la pregunta 3, sí, los "datos" se almacenan en el ADN. Para una guía completa, uno de mis libros favoritos es Molecular Biology of the Cell, 5th Ed. . Está un poco anticuado ahora (publicado en 2007), pero si desea comprender cómo funcionan el ADN, el ARN y las proteínas, es un excelente texto general.