Почему у тигров полосы, а не однородный окрас? Появление полос у этих кошек интригует тем, что они расположены равномерно и перпендикулярно спине. Ученые пытались разгадать эту загадку с 1950-х годов и теперь разработали модель, позволяющую определить, что управляет формированием полос у живых существ.
Алан Тьюринг был первым из ученых, кто предположил, что полосатые узоры могут возникать из-за пары морфогенов, которые действуют вместе как активатор и ингибитор — вещества, ускоряющие или замедляющие действие агента, в данном случае пигмента.
Полосы удивительно легко поддаются математическому моделированию: они образуются, когда смешанные вещества создают волны с низкой или высокой интенсивностью пигмента или соответствующего типа клеток. Однако эта модель не объясняла, почему полосы ориентированы в определенном направлении.
Том Хискок, аспирант Гарвардской медицинской школы, взялся за решение остальной части головоломки. В ходе своего исследования ученый хотел ответить на такие вопросы, как, например, почему у кошек полосы ориентированы перпендикулярно телу, а у полосатых рыб — горизонтально.
В своем исследовании он создал модель, изучающую 3 фактора и их взаимное влияние на формирование полос — параметр производства вещества, увеличивающего плотность полос; параметр интенсивности действия веществ, влияющих на их формирование; и физические изменения, способствующие механическому изменению направлений молекул и клеток, генерирующих полосы.
Модель основана на простом математическом уравнении, которое также использовалось другими исследователями для изучения образования полос. В основе этой технологии лежит идея о том, что локальные узоры будут повторяться на большей площади — на коже или мехе.
«С помощью этого простого математического уравнения мы можем описать, что происходит во время формирования полос, но я не думаю, что мы узнали хотя бы суть деталей о клеточном или молекулярном формировании полос», — комментирует автор исследования.
Удивительно, но факт: для того, чтобы полоски стали горизонтальными или вертикальными, требуется совсем небольшое изменение. Хотя теория объясняет, как математически возникает дизайн окраски меха животных, Хискок пока не объяснил, как математическая модель воплощается в химическую активность в живых организмах.
«Однако мне кажется, что пройдет не так много времени, прежде чем у нас появятся инструменты, позволяющие определить, как эта модель переносится на живые организмы«.