Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Ученые объяснили появление контрастных узоров на теле животных
Замысловатые паттерны окраски животных в виде полосок, ячеек и пятен могут возникать из-за самоорганизации вещества — это предположил еще Алан Тьюринг. Однако его модель не объясняет резкие переходы на таких узорах. С этим справился новый подход к моделированию паттернов Тьюринга, который учитывает конвекцию и разницу размеров взаимодействующих частиц.
Многие звери, рыбы и прочие животные покрыты сложным орнаментом — он образован чередованием полос, волнистыми линиями, пятнами, шестиугольными ячейками и так далее. Ученых давно интересовало, откуда берутся подобные узоры. Одно из лучших объяснений предложил Алан Тьюринг, который известен прежде всего как математик, логик и криптограф, оказавший большое влияние на становление информатики. Тьюринг не ограничивался этими областями науки: в 1952 году он выпустил статью «Химические основы морфогенеза», где объяснял возникновение «животных узоров» появлением неоднородностей в исходно гомогенной смеси веществ.
Согласно Тьюрингу, такие сложные паттерны — это результат процесса самоорганизации материи. Их формирование подчиняется тем же самым закономерностям, что и многие другие явления живой и неживой природы. В дальнейшем они стали известны как «паттерны Тьюринга».
Классическая модель таких паттернов хорошо описывает множество процессов — от образования ячеек в эмульсионных растворах до формирования пальцев на развивающейся конечности. Однако она не объясняет контрастности пятен и полос на теле животных — наблюдаемые в природе переходы гораздо резче, чем следует ожидать.
Авторы статьи для Science Advances создали новую модель, которая решила проблему. Метод учитывает не только пространственную самоорганизацию смеси из реагирующих веществ, но и их качественные различия. Подход предполагает, что, помимо небольших растворимых молекул (разница концентраций которых и заставляет систему меняться), в ней есть более крупные коллоидные частицы. Это как раз хроматофоры, то есть агрегаты из различных окрашенных молекул.
Выходит, что модель рассматривает процесс диффузиофореза — то есть перенос более крупных коллоидов за счет реакций между молекулами, растворимыми метаболитами. В последнее время диффузиофорез активно используют для моделирования многих процессов, протекающих в живом, а также на практике — для очистки материалов от загрязнений. Авторы исследования дополнительно рассмотрели роль конвекции — переноса вещества потоками нагретого раствора — наряду с диффузией в исходной модели.
Модель проверили с помощью вычислений, сравнив ее результаты с теми, что получены на основе модели Тьюринга, а также реальными узорами на теле двух тропических рыб. Первая — Aracana ornata, покрытая шестиугольниками и полосами, вторая — мурена Muraena lentiginosa, имеющая пятна внутри других пятен.
Новый подход к моделированию действительно хорошо воспроизвел резкие переходы на теле рыб и тем самым преодолел ограничения, имевшиеся у исходной модели паттернов Тьюринга. Поскольку такое моделирование описывает самые общие закономерности самоорганизации материи, его можно использовать не только для объяснения окраски животных и их морфогенеза, но и множества других явлений живой и неживой природы.
Telegram 
Дзен 
VK Окаменелые остатки рептилии возрастом 289 миллионов лет сохранили полное анатомическое устройство грудной клетки ранних покорителей суши. Благодаря нетронутым хрящам исследователи реконструировали механику первого полноценного реберного дыхания. Наличие в тканях оригинальных белков подтвердило, что сложные органические молекулы способны сохраняться в палеонтологической летописи почти на 100 миллионов лет дольше, чем считалось.
Могут ли земные микробы путешествовать между планетами внутри метеоритов и регулярно попадать в венерианские облака? Если да, то возможное обнаружение жизни на соседней планете нельзя будет автоматически считать доказательством «второго происхождения жизни», поскольку она может оказаться космическим мигрантом.
Применив современные технологии, исследователи смогли рассчитать, сколько заплатил владелец роскошной виллы в Помпеях за то, чтобы покрасить свое домашнее святилище одним из самых дорогостоящих пигментов Античности — египетским синим. Оказалось, тот не поскупился и потратил на краску сумму, почти равную годовой зарплате римского легионера.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
Окаменелые остатки рептилии возрастом 289 миллионов лет сохранили полное анатомическое устройство грудной клетки ранних покорителей суши. Благодаря нетронутым хрящам исследователи реконструировали механику первого полноценного реберного дыхания. Наличие в тканях оригинальных белков подтвердило, что сложные органические молекулы способны сохраняться в палеонтологической летописи почти на 100 миллионов лет дольше, чем считалось.
Международная команда палеонтологов развенчала статус окаменелости Pohlsepia mazonensis, которая с 2000 года считалась древнейшим осьминогом на земле. Сканирование выявило внутри породы скрытый зубчатый аппарат (радулу). Его строение показывает, что перед учеными не осьминог, а окаменевшие остатки сгнившего наутилуса. Это открытие сдвигает появление первых осьминогов на 150 миллионов лет вперед и заставляет пересмотреть молекулярные часы эволюции головоногих.
В парках некоторых стран все чаще можно заметить странную картину: синицы и воробьи вместо пуха и веточек приносят в клювах сигаретные окурки. Орнитологи из Польши решили выяснить, зачем птицы выстилают гнезда мусором, пропитанным никотином. Оказалось, пернатые нашли способ использовать вредную человеческую привычку для защиты своего потомства. Но, как это часто бывает в природе, у медали есть обратная сторона.
Марсоход «Персеверанс» обнаружил в камнях на кромке кратера Езеро спектральные признаки минерала корунда, из которого на Земле образуются рубины и сапфиры. Такие спектры на Красной планете зарегистрировали впервые. Теперь ученые пытаются понять, при каких процессах он мог там сформироваться, ведь условия на Марсе заметно отличаются от тех, в которых корунд обычно образуется на Земле.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии