基于表面与体积生长的软体动物贝壳形态弹性发育计算框架
定量方法
2019-08-12 v3 计算物理
摘要
软体动物贝壳是理解无脊椎动物外骨骼形态演化之形态弹性基础的理想模型系统。在贝壳形成过程中，外套膜组织分泌蛋白质与矿物，这些矿物钙化形成新的外骨骼增量层。现有关于软体动物形态的文献大多是描述性的。对于已有贝壳形态、新生表面沉积与形态弹性体积生长之间潜在耦合的数学理解尚处于起步阶段，主要局限于简化的几何表示。在此，我们提出一个通用的三维计算框架，耦合已有形态、通过加积实现的增量表面生长以及形态弹性体积生长。我们应用该框架解释海贝生长过程中的逐步形态发生：新物质表面由外套膜上的加积生长铺设，其形态由外套膜的形态弹性生长决定。最新表面的钙化延伸了贝壳，并创建了一个约束下一步生长的新支架。我们研究了表面与体积生长速率以及先前沉积的贝壳几何形状对由此产生的外套膜变形模式及发育中贝壳形态的影响。并将结果与一系列复杂的贝壳装饰纹样相联系。
引用
@article{arxiv.1901.00497,
title = {A computational framework for the morpho-elastic development of molluskan shells by surface and volume growth},
author = {Shiva Rudraraju and Derek E. Moulton and Régis Chirat and Alain Goriely and Krishna Garikipati},
journal= {arXiv preprint arXiv:1901.00497},
year = {2019}
}
备注
Main article is 20 pages long with 15 figures. Supplementary material is 4 pages long with 6 figures and 6 attached movies. To be published in PLOS Computational Biology