临界波与生物学的长度问题

指出，如果假定生物系统已发现一种生成类似于压缩声的线性波的方法，那么生物系统如何测量其长度的谜团就消失了。这些波可用于通过回声计时和条纹计数在大型或小型尺度上检测长度。研究表明，通过调谐至临界状态，传统的反应扩散与少量物质确实可以生成合适的线性化学势波。引用大肠杆菌中的 Min 振荡作为使用类似于激光探测的化学势波进行共振长度测量的先例。真核生物中的有丝分裂结构被确定为在更高频率下产生此类效应的候选者。该工程原理被证明非常通用，并且在功能上与听觉器官所使用的原理相同。PNAS 意义声明：本文援引物理原理来解决生物如何利用反应扩散来测量和调节制造其身体部位和内部器官所需的成千上万个长度的问题。它认为缺失了两个观点。其一是振荡对于实现必要的设计稳定性和可塑性是必需的。其二是系统必须调谐至临界以稳定传播速度，从而使时钟能够充当度量尺。更广泛的意义有两方面：首先，生命机制的一个基本部分可能对当今的生物化学方法不可见，因为它们太慢。其次，一个世纪前 D'Arcy Thompson 所揭示的生长与形态的简洁性很可能是生物工程策略的表征，而非原始定律。