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

Без языка человек видит мир иначе: доказано, что речь физически меняет работу зрительной коры

В когнитивной науке долго идет спор двух сторон. Одна сторона утверждает: зрение — это сугубо механический процесс, камера, передающая картинку в мозг. Другая (сторонники гипотезы...

Mercedes-Benz в своих автомобилях заменит клей винтами: ключевые моменты

В последние годы наметились положительные, на мой взгляд, тенденции, призванные повысить ремонтопригодность различных устройств. Сейчас, возможно, дело дойдет и до автомобилей. Под влиянием...

Почему Motorola сделала лучший сверхтонкий флагман: краткий обзор и мнение о Motorola Signature

В прошлом году компании начали новую гонку сверхтонких смартфонов. Первые пробы пера в виде Samsung Galaxy S25 Edge и iPhone Air оказались слишком дорогими и компромиссными, из-за чего ожидаемо...

Беспроводной проводной телефон: обзор 4G стационарного сотового телефона Даджет L100

Стационарные телефоны в широком использовании, казалось бы, канули в лету, но от них все равно сложно отказаться в определенных обстоятельствах. Такие телефоны намного удобнее смартфонов для...

Сколько стоит жизнь? Физики впервые рассчитали скрытую цену клеточного метаболизма

Биологическая жизнь — это, по сути, непрерывная борьба с вероятностями. В любой сложной химической смеси, которой является живая клетка, существуют тысячи потенциальных сценариев...

RFID-защита: что это такое, для чего она нужна и где может применяться

Технология RFID уже перестала быть чем-то узкоспециализированным и незаметным. Она окружает нас повсюду — в банковских картах, пропусках, проездных, биометрических паспортах, электронных...