tiranozavr_leps (tiranozavr_leps) wrote,
tiranozavr_leps
tiranozavr_leps

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.


Фото: Michel C. Milinkovitch


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


«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.

Tags: ящерицы
Subscribe

Recent Posts from This Journal

  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 1 comment