Алан Тьюринг предсказал, что у акул и птиц есть удивительная особенность

Узоры повсюду в природе, от цветов Юпитера до полосатых рыбок данио. Образцы даже обнаруживаются у самых разных животных. Ученые давно знают, что волосы млекопитающих и птичьи перья следуют определенной схеме расположения, и новое исследование опубликовано в Научные достижения показывает, что весы акул следуют той же схеме.

В статье, опубликованной 7 ноября, группа исследователей определила, как зубчики акул - крошечные V-образные чешуйки, покрывающие их тела - следуют шаблону, определенному теорией реакции-диффузии Алана Тьюринга. Эта теория, которую математик-нарушитель опубликовал в 1952 году, обрисовывает в общих чертах, как молекулы в биологических системах могут вызывать определенные закономерности. Эти паттерны, как выяснили ученые, могут точно описать развитие волосяных фолликулов и рисунков перьев. Теперь акулы присоединяются к списку животных, чьи придатки предсказал Тьюринг.

Гарет Фрейзер, доктор философии, доцент кафедры эволюционной биологии в Университете Флориды, работал над исследованием в Университете Шеффилда в Великобритании. Сначала он заметил кое-что интересное в ДНК цыплят, изучая, как они развивают свои перья.

«Мы обнаружили, что эти очень хорошие линии экспрессии генов имеют тот паттерн, где появляются эти пятна, которые в конечном итоге превращаются в перья», - сказал Фрейзер. «Мы подумали, что, возможно, акула делает то же самое, и мы нашли два ряда на дорсальной поверхности, которые запускают весь процесс».

Посредством генетического анализа и эксперимента по генетическому торможению мелкого пятнистого кошачьего Scyliorhinus canicula), ученые запретили экспрессию некоторых генов у эмбрионов акул - генов, подобных тем, которые контролируют процесс развития перьев у цыплят. Сделав это, они обнаружили, что могут предотвратить развитие определенных рядов чешуек, что подтверждает идею о том, что придатки кур и акул контролируются аналогичным набором генетической информации.

Но они также хотели выяснить, соответствуют ли рисунки чешуи акулы математике Тьюринга.

«Мы объединились с математиком, чтобы выяснить, что такое шаблон и можем ли мы его моделировать. Мы обнаружили, что зубцы шкуры акулы точно соответствуют шаблону уравнений, которые придумал Алан Тьюринг - математик, компьютерщик и взломщик кода », - сказал Фрейзер. Он и его коллеги обнаружили, что уравнения реакции-диффузии Тьюринга совпадают с тем, что они наблюдали на зубцах акул, показанных на видео компьютерной томографии выше.

Рори Купер, доктор философии студент из Университета Шеффилда и первый автор статьи объяснили, что поскольку акулы относятся к чрезвычайно древней ветви эволюции позвоночных, изучение кожи акул может дать ученым лучшее представление о том, какие придатки кожи позвоночных - такие как волосы и чешуя - выглядели очень на ранней стадии.

«Мы хотели узнать о процессах развития, которые контролируют структуру этих разнообразных структур, и, следовательно, о процессах, которые облегчают их различные функции», - сказал он.