導語

為什么蝴蝶翅膀能變幻出五彩斑斕的藍？斑馬的黑白條紋如何形成？蜥蜴身上的離散圖案和元胞自動機有怎樣的聯系？本周三的將由西湖大學生命科學學院發育與演化生物學博士后韋曉慧，介紹生物顏色和圖案多態性形成過程的原理，從色素沉積的遺傳調控，到圖靈反應-擴散系統、元胞自動機、相分離理論等物理機制，希望和大家一起探索生物形態形成背后的普適性規律。

內容簡介

此次讀書會將系統綜述生物顏色和圖案多態性的類型及其形成機制，重點解析色素色、結構色及圖案形成的主要原理。我們詳細介紹生物顏色圖案自組織過程的關鍵機制，并探討了相關理論模型，包括圖靈反應-擴散系統、元胞自動機、相分離理論以及機械力驅動機制，同時梳理了該領域的研究進展，并展望未來的發展方向。我們探討生物顏色圖案形成過程中的生物和物理機制，以及基于“多尺度”系統解析該性狀的研究框架，試圖揭示背后的普適性規律。并探討基因與表型之間的非線性關系，深化對生物形態、功能、生物多樣性及適應性進化的認知。

內容大綱

• 生物顏色圖案多態性總覽

• 色素色

• • 遺傳結構

• 結構色

• • 自組織類型

  • 相分離原理

• 圖案多態性

• • 圖靈反應-擴散模式

  • 元胞自動機模式

  • 物理機械力

• 未來研究設想

核心概念

生物顏色圖案 Biological color patterns

自組織過程 Self-organizing process

圖靈反應-擴散系統 Turing reaction-diffusion system

元胞自動機 Cellular automaton

機械力 Mechanical force

生物多樣性 Biodiversity

主講人

韋曉慧，西湖大學生命科學學院發育與演化生物學專業博士后，博士畢業于廈門大學海洋生物學專業。與世界著名遺傳學家、“沃爾夫獎”獲得者、中美瑞三國科學院院士 Leif Andersson 教授建立長期合作關系。主要從事生物顏色圖案多態性的發育和演化機制研究，前期工作開創性地從遺傳、基因調控網絡、細胞狀態及組織結構等多維度、多層次系統闡釋了富含類胡蘿卜素的海洋軟體動物顏色形成機制，取得了突破性進展。當前的研究重點聚焦于解析果蠅翅斑多樣性的形成機制。將致力于試圖通過整合遺傳學、物理學和計算機科學等多學科交叉方法，系統性研究海洋生物、果蠅、鳥類和蝴蝶等不同物種的顏色圖案多態性形成規律，探討其形成過程中的生物和物理機制，揭示背后的普適性規律，并深入探索生物形態復雜性和多樣性（“生命之美”）的發育和演化奧秘。

時間：2025年3月26日（本周三）晚19:00-21:00

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報名成為主講人

讀書會成員均可以在讀書會期間申請成為主講人。主講人作為讀書會成員，均遵循內容共創共享機制，可以獲得報名費退款，并共享本讀書會產生的所有內容資源。

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參考文獻

1. Orteu A, Jiggins C D. The genomics of coloration provides insights into adaptive evolution[J]. Nature Reviews Genetics, 2020, 21(8): 461-475.

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6. Milinkovitch M C, Manukyan L, Debry A, et al. Crocodile head scales are not developmental units but emerge from physical cracking[J]. Science, 2013, 339(6115): 78-81.

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生命復雜性讀書會：

生命復雜系統的構成原理

在生物學中心法則的起點，基因作為生命復雜系統的遺傳信息載體，在生命周期內穩定存在；而位于中心法則末端的蛋白質，其組織構成和時空變化的復雜性呈指數式增長。隨著分子生物學數十年來的突飛猛進，尤其是生命組學（基因組學、轉錄組學、蛋白質組學和代謝組學等的集合）等領域的日新月異，當代生命科學臨近爆發的邊緣。如此海量的數據如何幫助我們揭示宇宙中最復雜的物質系統——“人體”的構成原理和設計原理？闡釋人類發育、衰老和重大疾病的發生機制？

集智俱樂部聯合西湖大學理學院及交叉科學中心講席教授湯雷翰，國家蛋白質科學中心（北京）副研究員常乘、李楊，香港浸會大學助理教授唐乾元，北京大學前沿交叉學科研究院研究員林一瀚，中國科學院分子細胞科學卓越創新中心博士后唐詩婕，共同發起，從微觀細胞尺度、介觀組織器官尺度到宏觀人體尺度，梳理生命科學領域中的重要問題及重要數據，由生物學家提問，希望促進統計物理、機器學習方法研究者和生命科學研究者之間的深度交流，建立跨學科合作關系，激發新的研究思路和合作項目。讀書會目前共進行10期，現在報名參與讀書會可以加入讀書會社群，觀看視頻回放，解鎖完整讀書會權限。

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