形态发生问题
生物体内的所有细胞都含有相同的DNA。然而，细胞却能分化——成为肝细胞、神经元、皮肤细胞，具有完全不同的形态和功能。空间图案也自发出现——豹子身上的斑点、斑马身上的条纹、鹦鹉螺壳的螺旋。在一个化学成分均匀的系统中，位置信息是如何产生的？这就是形态发生问题。
反应扩散系统
图灵提出，两种化学物质——激活剂和抑制剂——以不同的速率在组织中扩散，可以自发地打破空间对称性。激活剂促进自身及抑制剂的产生；抑制剂抑制激活剂。如果抑制剂的扩散速度快于激活剂，稳定的空间图案（图灵斑图）就会出现——根据参数的不同，表现为条纹、斑点或更复杂的几何结构。关键见解：复杂的生物图案可以在没有预先存在的蓝图的情况下，从简单的化学反应中产生。
证实与遗产
图灵斑图在化学系统（别洛乌索夫-扎博廷斯基反应）中得到了实验证实，数十年后又在生物系统中得到验证：手指的间距（BMP和Noggin信号传导）、毛囊排列以及鱼类的色素图案。2012年的一项研究证实，小鼠腭部的脊线图案遵循图灵的反应扩散机制。图灵认为仅是次要副研究的这篇论文，已成为发育生物学的基石。
常见问题
图灵的形态发生论文主要讲什么？
图灵1952年的论文《形态发生的化学基础》提出，两种以不同速率扩散的化学物质——一种激活剂和一种扩散较快的抑制剂——可以在化学成分均匀的组织中自发产生稳定的空间图案（图灵斑图）。他认为，这种机制是生物图案形成的基础：动物标记、手指间距和器官发育。
图灵斑图在生物学中是真的吗？
是的。图灵斑图已在多种生物系统中得到证实：手指的间距由BMP-Noggin反应扩散动力学控制；毛囊排列；鱼类色素沉着（斑马鱼的条纹遵循图灵方程）；以及小鼠腭脊的形成（2012年证实）。图灵在1952年描述的机制现在是发育生物学中的一个基本概念。
什么是反应扩散系统？
反应扩散系统涉及两种或多种化学物质，它们在空间扩散的同时相互反应（产生、破坏、激活、抑制）。如果反应和扩散速率处于正确的区域，系统就会从初始的均匀状态自发地发展出稳定的空间图案。图灵首次在生物学背景下分析了这一点；该数学方法也适用于化学、生态学和材料科学。