Чешую акул описали теорией Алана Тьюринга

Ученые смогли описать характеристики узора из чешуек на теле акул, используя теорию британского математика Алана Тьюринга, которую тот выдвинул более 60 лет назад. Ранее уже было установлено, что с помощью идеи Тьюринга можно правильно воспроизвести характеристики расположения волосков шерсти у мышей и перьев у кур. Результаты исследования опубликованы в журнале Science Advances.

Алан Тьюринг внес основополагающий вклад в развитие информатики и теории вычислительных машин. В конце жизни он также много интересовался биологией и в 1952 году, незадолго до своего самоубийства, опубликовал статью «Химические основы морфогенеза», в которой при помощи системы уравнений описал возникновение полос, пятен и спиральных узоров в живой материи. При помощи этой математической идеи, например, можно описать формирование рисунка на коже леопардов и рыб.

В новой работе ученые решили рассмотреть, как распределены чешуйки на теле акул. Они начали со сравнения генетической основы формирования покровов у акул и птиц и обнаружили соответствие между основными генами, которые участвуют в этом процессе. «Мы начали с изучения птенцов и роста их перьев и обнаружили характерные тонкие линии активности генов, которые создавали узор из пятен там, где после появляются перья, — говорит руководитель работы Гаррет Фрейзер из Флоридского университета (США). — Мы подумали, что, возможно, у акул имеет место похожий механизм, и нашли на спине акулы два ряда генов, с которых начинается весь процесс образования узора».

Ученые смогли построить математическую модель, которая воспроизводит такой узор. Оказалось, что чешуйки в точности выстроены согласно уравнениям Тьюринга. Внеся небольшие изменения в математические выражения, авторы также сумели получить другие характерные для акул и скатов расположения чешуек.

Авторы отмечают, что акулы давно отделились от других челюстных, поэтому исследование их развития позволяет лучше понять, как могла выглядеть кожа ранних представителей позвоночных. Также ученые надеются, что их работа позволит создать покрытия для костюмов и подводных аппаратов, которые уменьшают сопротивление воды. Исследователи давно пытаются изобрести подобные поверхности на основе кожи акул, однако пока достигли лишь небольших успехов.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.