¿Qué pasa con la forma de los animales? La forma y el patrón son dos aspectos de lo mismo: la morfología. Ambos, forma y patrón, parecen configurar...

¿Qué pasa con la forma de los animales? La forma y el patrón son dos aspectos de lo mismo: la morfología. Ambos, forma y patrón, parecen configurarse en los embriones a través de un pre-patrón químico inducido por un morfógeno. El pre-patrón se queda ahí hasta que el organismo alcanza un estado adecuado de desarrollo; en ese momento, las concentraciones químicas variantes desencadenan o bien la formación de pigmentos y proteínas creando patrones visibles, o bien cambios celulares creando la forma. Hay desacuerdo sobre el mecanismo preciso que establece los prepatrones y sobre el mecanismo preciso que convierte los pre-patrones en patrones visibles o formas. Muchos de los cambios químicos implicados claramente tienen un componente genético, genes concretos «se encienden» simultáneamente en bloques de células, estimulando la producción de algún pigmento o causando que las células modifiquen sus propiedades mecánicas o químicas. Los pre-patrones solos no pueden explicar la morfología; su interacción con los genes se supone que puede. Meinhardt ha aplicado las ecuaciones de Turing a la vez que ideas genéticas de «encendido y apagado» simples a la formación de somitas en embriones de vertebrados en desarrollo. Los somitas son pares igualmente distanciados de bloques de tejidos diferenciados que finalmente forman las bases de la columna. Se crean, uno por uno los pares, empezando en el extremo de la cabeza del animal. Sin embargo, sobre términos matemáticos generales, Meinhardt fue inducido a una predicción matemática contraria a la intuición. Las ondas químicas difundiéndose que desencadenan la formación de somitas deberían originarse no a partir de la parte delantera del animal, sino a partir de su parte trasera. ¿Por qué? Imagina las olas del mar llevando escombros que flotan a la playa, a medida que baja la marea. Una ola llega a la cima de la playa y deposita un montón de tablas y algas. La siguiente ola no llega tan lejos, debido a que la marea está bajando, así que deja la línea de escombros un poco más abajo en la playa. Poco a poco, las olas que llegan a la playa crean una serie de rayas de escombros que se acumulan playa abajo. De esa manera, la playa entre las olas y los escombros permanece prístina, y las olas pueden depositar más escombros usando exactamente el mismo proceso. Los escombros existentes no se interponen en el camino. Para los somitas, las olas son las ondas de concentración de algún morfógeno, y los escombros que se depositan son una serie de «apagados y encendidos» genéticos que cambian el estado de células importantes. Además, los somitas que ya se han formado interferirían con las ondas entrantes, a menos que las ondas vengan de atrás. Meinhardt hizo esta predicción hace alrededor de quince años como consecuencia de la estratagema matemática de Turing. La capacidad recién encontrada para hacer visibles encendidos genéticos ha demostrado que fundamentalmente tenía razón. A pesar de estos logros notables, las ecuaciones de Turing para manchas en los animales, como era de esperar, dada la naturaleza pionera de este trabajo, no han sido un completo éxito. Con frecuencia este tipo de trabajos fracasan en predecir detalles experimentales, tales como qué pasa cuando crecen organismos a diferentes temperaturas. Turing fue el primero en intentar este tipo de modelos y mantuvo el modelo tan simple como se atrevió: en esa época las soluciones tenían que calcularse a mano. Su teoría ha derivado en muchos descendientes modernos mucho más sofisticados, cada uno de los cuales intenta resolver dichas deficiencias. Sin embargo, cualquiera que sea la información, los patrones espacio-temporales de la actividad de los genes se toman, prácticamente sin cambios, del muestrario de patrones matemáticos de Turing. De modo que parece como si el ADN guiase a la morfogénesis a lo largo de ciertas líneas, pero lo que sucede luego también depende mucho de las leyes de la física y la química, y por lo tanto, del contexto. Sabemos mucho sobre cómo el ADN hace proteínas, pero en comparación sabemos muy poco sobre cómo estas proteínas son puestas juntas en orden para crear un organismo. El problema del desarrollo biológico es uno de los retos científicos