Estudo dos efeitos do crescimento na emergência de padrões de Turing

• Processo: 22/00257-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2022
• Data de Término da vigência: 30 de junho de 2023
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Alejandro López Castillo
• Beneficiário: Leonardo Silva Dias
• Supervisor: Irving Robert Epstein
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: Brandeis University, Estados Unidos
• Vinculado à bolsa: 19/23205-3 - Estudo teórico da cinética complexa de processos catalíticos, BP.DR
• Assunto(s): Dinâmica química Crescimento Fotossensibilidade
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: growth | Non-static domains | Symmetry breaking | Tissue patterning | Turing patterns | Dinâmica química não linear

Resumo

Ao longo das últimas décadas, padrões de Turing têm sido comumente usados como modelos químicos para entender processos de quebra de simetria observados na biologia. Tal abordagem tem rendido muitos insights e a identificação de novos comportamentos de formação de padrões. A maioria destas informações foi obtida a partir de experimentos realizados com domínios reacionais estáticos, ignorando um mecanismo relevante para sistemas biológicos, que é o crescimento. Pesquisas têm confirmado que o crescimento do domínio reacional tem um impacto significante sobre a formação de padrões biológicos. Contudo, há pouca informação sobre como esse processo ocorre. Frente a isso, cientistas têm estudado a emergência de padrões de Turing em sistemas em 1D e 2D que crescem isotropicamente. Os resultados indicam uma forte dependência entre a morfologia final do padrão e a velocidade do crescimento. Embora estes estudos contribuem para a compreensão das influências do crescimento na geração de padrões, eles representam uma situação ideal, uma vez que o crescimento em organismos vivos é raramente isotrópico. Portanto, considerando as ideias mencionadas, este projeto pretende expandir as investigações prévias para analisar os efeitos de crescimento anisotrópico sobre a emergência de padrões de Turing em sistemas químicos bidimensionais (2D). Isto será feito considerando, e.g., domínios reacionais com formato elíptico e mais "biológicos", e explorando a fotossensibilidade da reação CDIMA para controlar o tamanho do sistema. Tanto as investigações teóricas quanto as experimentais serão desenvolvidas pelo grupo de pesquisa. Os resultados deste trabalho podem ajudar especialistas em sistemas biológicos na identificação de espécies químicas relevantes para a formação de padrões de Turing, levando a uma compreensão mais profunda de como tais estruturas emergem em organismos vivos. (AU)