Matematiksel Bir Yaklaşım İle Bitki içi İletişimi Anlamak

Gran Sasso Bilim Enstitüsü (GSSI) ve İtalyan Teknoloji Enstitüsü’nden (IIT) bir araştırma ekibi, bir bitkinin içindeki iletişimi anlamak için matematiksel bir yaklaşım geliştirdiler.

Yaptıkları çalışmalarda bitkilerin içini etkileyen ana uyarıcıların değerlendirmesini yaparak, tek bir bitkinin davranışı ve gelişmesindeki uyumu doğru bir biçimde tanımlayabilmeye yarayan; lineer olmayan, otonom olmayan, süreksiz ve adi diferansiyel denklemler ile birleştirilmiş bir sistem önerdiler.

Son zamanlarda yapılan araştırmalar, pasif organizmalar olduğu düşünülen bitkilerin çevresel uyarıcılara cevap verdiği gözlemlenmişti. Örneğin ortama göre kaynak dağıtımı, yiyecek arama stratejisi ve büyüme hızı ayarlaması yapabildikleri biliniyordu. Ancak bitkilerin bu uyarılar ağını nasıl işleyip yönettikleri ise cevapsız kalan karmaşık bir biyolojik soru olarak akıllarda kalmıştı.

Araştırmacılar, önceki çalışmalarında bitki davranışını daha iyi anlayabilmek için birbirinden farklı matematiksel modeller önermişlerdi. Bununla birlikte, bu modellerin hiçbiri bir bitkinin iç iletişim ağı bağlamında uyaran-sinyal-davranış zincirinin karmaşıklığını etkili ve net olabilecek bir şekilde gösterememişti.

Son çalışmayı gerçekleştiren GSSI ve IIT’ deki araştırma ekibi, önceki çalışmasında bitki kök davranışının analizi için temel biyolojik prensiplerin belirlemesi ve kullanılması amacıyla bitki içi iletişimin arkasındaki mekanizmaları araştırmıştı. Bu çalışmada simule ettikleri bir ortamda yarattıkları robotik kökleri inceleyerek bir takım biyolojik kuralları algoritmik çözümlere dönüştürmüşlerdi. Çalışmadan ilginç sonuçlar çıkmakla beraber, bitki içi iletişimin karmaşıklığının çok küçük bir bölümünü dikkate alarak, toprak-üstü organların çözümlemesini ve fotosentezle ilgili süreçleri bütünüyle boşveriyordu.


Ekibin önerdiği diferansiyel denklem sistemi 11 denklemden oluşuyor.

Bundan dolayı, yeni çalışmalarında araştırmacılar, bitki içi iletişimin dinamiklerini tanımlayan ve tek bir bitkide uyarlanabilir büyüme tepkilerini etkinleştiren ve  olası ipuçlarını analiz eden matematiksel bir model geliştirmeye karar verdiler.

Mevcut modellerle karşılaştırıldığında onların modelleri;  fotosentez, nişasta indirgemesi, besin alımı ve yönetimi, biyokütle dağılımı ve onarımı gibi daha geniş bir element aralığını kapsamakda. Bu elementlerin etkileşimleri ve bitkinin büyümesi üzerindeki etkileri dikkate alınarak derinlemesine incelenebilir.

Çalışma ekibi, modellerini doğrulamak ve sağlamlığını test etmek için, modellerini simülasyonlarda uyguladılar. Simülasyonlarda, bitkilerde doğal olarak oluşanlara benzer büyüme koşulları yaratıldı. Ekibin modeli, yüksek bir doğruluk sergiledi ve çok küçük hatalar görüldü. Bu da modelin, bitki içi iletişimin karmaşık dinamiklerini çözümleyebildiğini gösterdi.

Araştırmacılar makalelerinde biyolojik ilkelerin kontrol yöntemlerine veya birleşik sorunların çözülmesi gibi konulara da değindiklerini belirttiler.

Çeviri: Cemal Başargan

Kaynak ve ileri okuma:

Matematiksel

Matematiksel

Bu yazı gönüllü yazarlarımız tarafından hazırlanmış veya sitemiz editörleri tarafından belirtilen kaynaktan aslına uygun kalınarak eklenmiştir.

İlgili Makaleler

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

Başa dön tuşu
Kapalı