Как физика рисует узоры на животных

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Мнение | Оффтопик

Полосы тигра, пятна жирафа, шестиугольники коробчатой рыбы — все эти узоры на коже или шерсти животных завораживают своей красотой и разнообразием. Однако они не только украшают животных, но и выполняют разные функции, например, помогают замаскироваться от хищников или привлечь внимание партнеров. Но как эти узоры возникают и формируются? Какие гены и механизмы отвечают за их создание?

Автор: Bing image creator

Долгое время ученые пытались найти ответ на этот вопрос, изучая генетику и эволюцию животных. Однако гены не могут объяснить все детали и особенности узоров. Например, почему у зебры полосы, а у лошади нет? Почему у коробчатой рыбы такие четкие и сложные шестиугольные узоры? Почему у некоторых животных узоры меняются с возрастом или окружением?

Недавно группа исследователей из Университета Колорадо в Боулдере предложила новую теорию, которая может помочь разгадать эту загадку. Они утверждают, что за формирование узоров отвечает не только генетика, но и физика. А именно, процесс, называемый диффузиофорезом. Это явление, когда молекула в жидкости движется под влиянием изменения концентрации других молекул. Это также приводит к тому, что другие молекулы ускоряются. Мы можем наблюдать этот процесс, когда мы стираем белье. Без диффузиофореза мыло не могло бы вытягивать грязь из ткани.

Автор: Bing image creator

Исследователи проверили свою теорию на примере коробчатой рыбы, которая имеет очень четкий и сложный узор из фиолетовых и черных шестиугольников. Они использовали математическую модель, разработанную Аланом Тьюрингом в 1950-х годах. Тьюринг был одним из первых, кто предположил, что узоры на животных могут быть результатом химической реакции и диффузии. Он представил, что в развивающихся тканях появляются специальные химические вещества, которые распространяются по ткани. Некоторые из этих веществ активируют образование пигмента, создавая пятна. Другие же подавляют эту активность, создавая пространство между пятнами.

Однако модель Тьюринга не может дать ответ на то, почему узоры имеют такую четкость и регулярность. Когда мы смешиваем молоко и кофе, они перемешиваются с размытыми границами. Когда же исследователь Алессио посетил аквариум в Сан-Диего, он был поражен тем, как резко выделяются узоры коробчатой рыбы: фиолетовая точка, окруженная желтым шестиугольником с толстой черной полосой между ними.

Исследователи предположили, что когда химические вещества диффундируют по ткани, как описал Тьюринг, они также влияют на движение клеток, которые производят пигмент, через диффузиофорез. Эти клетки собираются в определенных местах, формируя пятна и полосы с более четкими границами.

Автор: Bing image creator

Это открытие может иметь большое значение не только для понимания происхождения узоров на животных, но и для других биологических процессов, связанных с развитием и регенерацией тканей, таких как рост волос, образование зубов и восстановление органов. Кроме того, это может способствовать созданию новых материалов с желаемыми свойствами с помощью физических и химических принципов.

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Мы никогда не были так близки к выращиванию мозга: новая технология наделила модели кровеносной системой

Исследователи разработали технологию создания васкуляризированных ассемблоидов — моделей мозга, пронизанных сложной сетью сосудов. Это позволило устранить зоны некроза внутри ткани,...

Консерватизм, который оказался прав: почему компания Leica последней перешла с резьбового соединения на байонет

До 1930-х годов в большинстве камер со сменными объективами, в том числе в ранних 35-мм дальномерных моделях, использовалось резьбовое соединение. Это простая механическая система: на задней части...

Какие 8 устройств, подключённых к розетке, тратят электричество даже в спящем режиме (и как сэкономить)

Вы когда-нибудь смотрели на свой счёт за электричество и задавались вопросом: «Почему так дорого, если я почти весь день ничего не включаю?» Ответ может быть прост: многие приборы продолжают...

Обзор беспроводных наушников EDIFIER W800BT Pro (BT5.4, ANC, Hi-Res Audio) и сравнение с EDIFIER H9

Ранее я уже знакомил вас с EDIFIER H9 — их предфлагманскими наушниками-долгожителями. Теперь очередь за моделью EDIFIER W800BT Pro. Эти полноразмерные наушники предлагают баланс...

Мы никогда не узнаем, что было в момент Большого взрыва: почему квантовое состояние мира навсегда скрыто от науки

Физика традиционно строится на концепции обратимости и предсказуемости: если мы знаем фундаментальные законы динамики и имеем точные данные о начальном состоянии системы, мы можем восстановить её...

Как бесплатный Wi-Fi в кафе может дорого обойтись?

Представьте ситуацию: вы заказали кофе, подключились к бесплатному Wi-Fi и через пару минут листаете новости или отвечаете в мессенджере. Всё выглядит обыденно — ровно до того момента,...