Efecto del crecimiento en procesos de reacción difusión, un acercamiento a la biología del crecimiento / Growth effect in diffusion reaction processes, an approach to growth biology

RESUMEN

El comportamiento de las ecuaciones de reacción-difusión ha sido estudiado en diversos campos de la biología, la bioingeniería y la química, entre otras. En especial, cuando los parámetros del sistema de reacción-difusión se encuentran en el espacio de Turing, la solución lleva a la formación de patrones de Turing que son estables en el tiempo e inestables en el espacio. Estos patrones pueden modificarse gracias a la acción del crecimiento del dominio donde se desarrolla la reacción. En este artículo se plantea, de forma general, las ecuaciones de reacción-difusión sobre dominios crecientes en 2D y 3D. Además, para estudiar el efecto del crecimiento sobre la formación de patrones se resuelven varios ejemplos numéricos sobre diferentes geometrías. Para la solución numérica se utilizó el método de los elementos finitos en conjunto con el método de Newton-Raphson para la aproximación de las ecuaciones diferenciales parciales no lineales. Se encontró que el crecimiento afecta la formación de patrones de Turing generando estructuras complejas en el dominio

ABSTRACT

The behavior of reaction-diffusion equations has been studied in different fields of biology, bioengineering and chemistry, among others. Interestingly, when the parameters of reaction-diffusion system are placed in the Turing's space, solution leads to formation of Turing's patterns remaining stable in time and unstable in space. These patterns may be modified due to action of growth of domain where reaction is developed. The objective of present paper is to propose in general, the reaction-diffusion equations over the growing domains in 2D and 3D. Also, to study the growth effect on the patterns formation some numerical examples on different geometries must to be solved. For numerical solution we used the finite elements method together with the Newton-Raphson method to approach of the partial no-linear differential equations. It was noted that the growth to affect the Turing's patterns formation generating complex structures in the domain