Turingmekanismen

Turingmekanismen är en teoretisk förklaring inom morfogenes och mönsterbildning som visar hur stabila rumsliga mönster kan uppstå i ett homogent medium genom diffusionsdriven instabilitet i ett reaktions-diffusionssystem. Den föreslogs av Alan Turing 1952 i The Chemical Basis of Morphogenesis och har sedan dess blivit en central idé i studier av självorganisering.

Grundidén är att systemet består av minst två kemiska arter som reagerar och diffunderar. En aktiverare och en inhibitor verkar tillsammans och uppvisar olika diffusionshastigheter. Utan diffusion kan den homogena jämvikten vara stabil, men när diffusion tillkommer kan en diffusiondriven instabilitet uppstå, vilket leder till bildandet av regelbundna mönster som ränder eller prickar.

Matematiskt uppträder instabiliteten när det finns ett intervall av våglängder där små perturbationer växer över tid. Den mest dominerande våglängden bestämmer mönstrets karaktäristiska skala. Villkoren kräver oftast ett starkt icke-linjärt beteende i reaktionskinetiken och en betydande skillnad mellan arternas diffusionshastigheter.

Användningar och exempel: Turingmönster har föreslagits som förklaringar till biologiska mönster som pälsfärg hos däggdjur och vissa färgmarkeringar hos fiskar, samt till generella växtmönster. I kemiska experiment har Turingmönster återskapats i reaktions-diffusionssystem, särskilt i gelbaserade medier. Nutida forskning utökar modellen till flera arter, olika geometriska former och effekter av brus samt mekaniska faktorer.