Een van de centrale vragen in de biologie is hoe een cel zijn grootte specificeert. Omdat de grootteverdeling vaak een kenmerkend scheef patroon in een weefsel vertoont, er kan een stochastische optie zijn om de celgrootte te bepalen. Echter, het onderliggende mechanisme waarmee de doelverdeling wordt vastgesteld door het organiseren van een cellulaire muntworp blijft ongrijpbaar.

Universitair hoofddocent Kensuke Kawade bij Okazaki Institute for Integrative Bioscience en National Institute for Basic Biology, in samenwerking met professor Hirokazu Tsukaya aan de Graduate School of Science, de Universiteit van Tokio, ontdekte dat endoreduplicatie, die celvergroting in het epidermale weefsel van Arabidopsis thaliana bevordert, komt willekeurig voor als een Poisson-proces tijdens cellulaire rijping.

Deze bevinding stelde het team in staat om experimenteel gemeten dynamiek van endoreduplicatie effectief te reproduceren met een eenvoudig wiskundig model. Vervolgens onderzochten ze of dit model voldoende was om celgroottevariatie in epidermaal weefsel te verklaren. Ze genereerden een kunstmatige celgrootteverdeling met behulp van het wiskundige model door rekening te houden met de effecten van endoreduplicatie op de specificatie van de celgrootte. Deze analyse onthulde dat de celgrootte werd bepaald door endoreduplicatie-afhankelijke exponentiële boosting, en grootteheterogeniteit werd geïnduceerd door Poissoniaanse endoreduplicatiedynamiek.

Deze resultaten koppelen de probabilistische eigenschap van endoreduplicatiedynamiek aan celgrootteverdeling, een theoretische achtergrond bieden om uit te leggen hoe grootteheterogeniteit binnen een blad tot stand komt. Dit werk zal ook bijdragen aan een kwantitatief begrip van hoe stochastische dynamiek stabiele biologische heterogeniteit genereert. De resultaten van dit onderzoek zijn gepubliceerd in PLOS EEN op 19 sept. 2017.