Текст уведомления здесь

В окрасе ящерицы нашли математическую логику

Швейцарские биологи выяснили, что узор на коже одного из видов европейских ящериц описывается красивой математической моделью на основе работ двух известных ученых — Алана Тьюринга и Джона фон Неймана.
Добавить в закладки
Комментарии

Глазчатые, или жемчужные, ящерицы Timon lepidus рождаются с коричневой кожей, покрытой белыми точками, но по мере взросления становятся черно-зелеными, приобретая неповторимый узор из цветных чешуек, который к тому же меняется на протяжении всей жизни животного. Группа Мишеля Милинковича из Женевского университета несколько лет наблюдала за тремя самцами, фиксируя узоры на их коже, и пришла к выводу, что она действительно ведет себя как клеточный автомат — вычислительная система, в которой состояние каждой клетки зависит от состояния ее «соседей», клеток в окрестностях, по некоторым заданным правилам. Чешуйки на коже жемчужной ящерицы тоже перекрашиваются в зависимости от того, сколько у них соседей того или другого цвета.

По словам соавтора статьи в Nature, профессора Женевского университета, руководителя лаборатории имени Чебышева СПбГУ и лауреата премии Филдса Станислава Смирнова, лаборатория Мишеля Милинковича изучала, как образуется кожа крокодила, как хамелеон меняет цвет и тому подобные явления. В какой-то момент, рассматривая этих ящериц, ученые увидели, что они очень странно раскрашены, и это может быть похоже на клеточный автомат фон Неймана. Ящериц изучали в лаборатории регулярно раз в две недели на протяжении трех лет и действительно выяснили, что они перекрашиваются, видимо, по таким простым математическим правилам.

Фото: Michel C. Milinkovitch

Фото: Michel C. Milinkovitch

«В итоге мы вместе смогли связать то, как обычно описывается окраска животных, — это механизм, предложенный другим очень известным математиком Аланом Тьюрингом. Он в одной из своих последних статей предложил уравнения, которые описывают, как появляется узор на коже животных, если есть несколько пигментов, которые между собой реагируют (уравнения реакции-диффузии Тьюринга хорошо описывают, как окрашены многие животные, например тропическая рыба-зебра — прим. „Чердака“). Так вот, мы смогли показать, что, если у животного есть специфические чешуйки, это уравнение на них может порождать клеточный автомат фон Неймана. Так мы связали работы двух математических гениев», — рассказал Смирнов.

По словам ученого, сама по себе это работа биологическая, но описание процессов изменения окраски в значительной степени относится к физике и химии.

«Там есть пигменты, которые друг с другом реагируют, а часть из них при этом — не просто краски, как мы привыкли, а жидкие кристаллы. А потом получилось, что пришлось применить математику, чтобы описать то, что происходит, причем не такую уж и простую. Математикам эти теоремы, возможно, покажутся и простыми, но они связывают очень разные математические понятия. Очень интересный эффект: сочетание биологии, физики и химии приводит к тому, что появляются какие-то новые математические теоремы», — пояснил Смирнов.

Ученый предположил, что похожий механизм окраса можно найти и у других животных.

Ранее ученые установили, почему большие панды — черно-белые, а полосатые грызуны — полосатые.

Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы