Tečky, skvrny, pruhy: Výzkumníci ukazují, jak by mohly vznikat zvířecí vzory. Podle nich by mohlo jít o stejný fyzikální proces, který pomáhá odstraňovat nečistoty z prádla.
Zebry jsou pruhované a leopardi jsou skvrnití. Věda dosud neměla úplné vysvětlení, jak mohou tyto vzory vznikat. Nyní vědci z University of Colorado Boulder prezentují přístup v časopise „Science Advances“ na příkladu boxfish: Může to být stejný fyzikální proces, který pomáhá odstraňovat nečistoty z prádla.
,,Mnoho biologických otázek je v podstatě stejná otázka: Jak si organismy vyvíjejí složité vzory a tvary, když vše začíná kulovitým shlukem buněk,“ řekl Benjamin Alessio, první autor studie a student katedry chemického a biologického inženýrství. ,,Naše práce používá jednoduchý fyzikální a chemický mechanismus k vysvětlení komplikovaného biologického jevu.“
Matematik Alan Turing poskytl důležitý stavební kámen ve vysvětlení v 50. letech 20. století. Předpokládal, že tkáně při svém vývoji produkují chemické látky. Tyto látky difundují tkání. Můžete si to představit, jako když se mléko nalévá do černé kávy. Některé z látek spolu reagovaly a vytvořily skvrny. Jiné bránily šíření a reakci látek a vytvářely mezery mezi skvrnami.
,,Turingův mechanismus může samozřejmě vytvářet vzory, ale difúze nevytváří ostré vzory,“ řekl hlavní autor Ankur Gupta. Například, když mléko difunduje do kávy, proudí do všech stran s rozmazanými obrysy. Návštěva akvária muzea mu dala nápad, uvádí. Složitý vzor boxfish mu připomněl počítačovou simulaci, kterou kdysi vytvořil, v níž částice tvořily ostře ohraničené pruhy. Difuzioforéza: Toto je technický termín pro tento proces.
Možnosti vzniku vzorů u zvířat
Dochází k němu, když se molekula pohybuje kapalinou v reakci na změny, jako jsou rozdíly v koncentraci, což urychluje pohyb jiných typů molekul ve stejném prostředí. Stejný princip platí, když je prádlo čisté. Nedávná studie ukázala, že máchání oděvů nasáklých mýdlem v čisté vodě odstraňuje nečistoty rychleji než máchání oděvů nasáklých mýdlem v mýdlové vodě. Mýdlo totiž z látky difunduje do vody s nižší koncentrací mýdla a pohyb molekul mýdla vytahuje nečistoty. Když je oblečení umístěno do mýdlové vody, špína zůstává kvůli nedostatku rozdílu v koncentraci mýdla.
Pomocí přístupu matematika Turinga autoři studie simulovali fialovo-černý šestiúhelníkový vzor na zdobené kůži boxfish (viz obrázek). Výsledek: rozmazaný obraz fialových teček a slabý černý obrys. Potom upravili rovnici pomocí difuzioforézy. Výsledek tentokrát: dvoubarevné šestiúhelníkové vzory, které byly jasné a ostré. V tomto případě byly mnohem více podobné vzoru ryb.
Když chemické látky difundují tkání, jak popsal Turing, tahají s sebou i buňky produkující pigment prostřednictvím difuzioforézy – stejně jako mýdlo odstraňuje nečistoty z prádla, uzavírají autoři. Tyto pigmentové buňky tvořily skvrny a pruhy s mnohem ostřejšími obrysy. Teorie by mohla vysvětlit i další vzorce, jako je uspořádání vlasových folikulů u myší.
Gupta nyní doufá, že studie by mohla inspirovat k dalšímu výzkumu. ,,Tato práce také otevírá možnost studovat roli difuzioforézy v biologických procesech, jako je tvorba embryí a nádorů,“ uvedl podle prohlášení.
Zdroj: spiegel, Vapol
