Neil Dalchau a,b,1, Katharine E. Hubbard a,1,2, Fiona C. Robertson a, Carlos T. Hotta a,3, Helen M. Briggs a, Guy-Bart Stan c,4, Jorge M. Gonçalves c, and Alex A. R. Webb a,5
-Author Affiliations
aDepartment of Plant Sciences, University of Cambridge, Cambridge CB2 3EA, United Kingdom;
bMicrosoft Research, Cambridge CB3 0FB, United Kingdom; and
cDepartment of Engineering, University of Cambridge, Cambridge CB2 1PZ, United Kingdom
↵2Present address: Division of Biological Sciences, Cell and Developmental Biology Section and Center for Molecular Genetics, La Jolla, CA 92093-0116.
↵3Present address: Departamento de Bioquímica, Instituto de Química, Universidade de São Paulo, CEP 05513-970, São Paulo, Brazil.
↵4Present address: Department of Bioengineering, Imperial College London, Centre for Synthetic Biology and Innovation, South Kensington SW7 2AZ, United Kingdom.
Edited* by Steve A. Kay, University of California at San Diego, La Jolla, CA, and approved May 27, 2010 (received for review February 4, 2010)
↵1N.D. and K.E.H. contributed equally to this work.
The art and design of genetic screens: Arabidopsis thaliana
Damian R. Page & Ueli Grossniklaus, in Nature Reviews Genetics 3, 124-136 (February 2002) | doi:10.1038/nrg730
Circadian oscillators provide rhythmic temporal cues for a range of biological processes in plants and animals, enabling anticipation of the day/night cycle and enhancing fitness-associated traits. We have used engineering models to understand the control principles of a plant’s response to seasonal variation. We show that the seasonal changes in the timing of circadian outputs require light regulation via feed-forward loops, combining rapid light-signaling pathways with entrained circadian oscillators. Linear time-invariant models of circadian rhythms were computed for 3,503 circadian-regulated genes and for the concentration of cytosolic-free calcium to quantify the magnitude and timing of regulation by circadian oscillators and light-signaling pathways. Bioinformatic and experimental analysis show that rapid light-induced regulation of circadian outputs is associated with seasonal rephasing of the output rhythm. We identify that external coincidence is required for rephasing of multiple output rhythms, and is therefore important in general phase control in addition to specific photoperiod-dependent processes such as flowering and hypocotyl elongation. Our findings uncover a fundamental design principle of circadian regulation, and identify the importance of rapid light-signaling pathways in temporal control.
circadian rhythms photoperiod systems identification linear time-invariant systems external coincidence
Footnotes
5To whom correspondence should be addressed. E-mail: aarw2@cam.ac.uk.
Author contributions: G.-B.S., J.M.G., and A.A.R.W. designed research N.D., K.E.H., F.C.R., C.T.H., and H.M.B. performed research; N.D., K.E.H., and F.C.R. analyzed data; and N.D., K.E.H., and A.A.R.W. wrote the paper.
The authors declare no conflict of interest.
↵*This Direct Submission article had a prearranged editor.
This article contains supporting information online at www.pnas.org/lookup/suppl/doi:10.1073/pnas.1001429107/-/DCSupplemental.
Freely available online through the PNAS open access option.
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NOTA DESTE BLOGGER:
Apesar da linguagem teleológica do abstract, das conclusões, e especialmente das frases "We have used engineering models to understand the control principles of a plant’s response to seasonal variation" [Nós usamos modelos de engenharia para entender os princípios de controle da reação de uma planta à variação das estações], "a fundamental design principle" [um princípio de design fundamental], Carlos T. Hotta e os demais autores desta pesquisa não são proponentes e nem adeptos da teoria do Design Inteligente.
Fui, nem sei por que, pensando: tem como os cientistas se livrarem de uma vez por todas da linguagem teleológica nos seus artigos e pesquisas? Modelos de engenharia e design? Não implicam em ações inteligentes? Afinal de contas, como que uma ILUSÃO é tão real a ponto de em pleno século 21 não termos a capacidade intelectual de nos livrarmos deste absurdo epistêmico que as evidências revelam? E eu pensei que Darwin já tinha resolvido este problema de DESIGN em biologia em 1859...
Ué, mas os cientistas não devem seguir as evidênciass aonde elas forem dar? O design é REAL ou ILUSÓRIO? Se for REAL, qual referencial teórico diz como detectá-lo na natureza? O Design Não Inteligente de Darwin ou o Design Inteligente de Behe, Dembski, Wells, Nelson e Meyer? Se o Design Inteligente, isso seria uma indicação de sua plausibilidade científica ou, como retoricamente afirmam, "criacionismo disfarçado em smoking barato"?
Hotta et al, o DI diz: Domo arigato gozsaimashita! [Muito obrigado com muito respeito!] por esta mãozinha em corroborar a detecção de design na natureza em artigo com revisão por pares, e no PNAS!!!
Hotta et al, o DI diz: Domo arigato gozsaimashita! [Muito obrigado com muito respeito!] por esta mãozinha em corroborar a detecção de design na natureza em artigo com revisão por pares, e no PNAS!!!
Para pensar cum granum salis!!!
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