Загадка смуг та плям тварин нарешті розкрита біологами

Вчені зі Сполучених Штатів розгадали цю загадку

Шкіра тварин зі смугами і плямами зустрічається в природі відносно рідко, оскільки не всі види мають цю унікальну біологічну особливість. Біологи давно вважали, що виживання чи залучення потенційних партнерів для парування – це продукт еволюції. Очевидно, що загадкові смуги і плями тварин, починаючи від наземних ссавців і закінчуючи рибами, мають симетрію і візерунок, але викликані невідомим механізмом, який мучив вчених протягом десятиліть.

Тепер нове дослідження, проведене вченими зі Сполучених Штатів, нарешті розгадало цю загадку, вивчивши явище, відоме як дифузіофорез, який, на їхню думку, відіграє роль у формуванні біологічних закономірностей. Автори нової дослідницької роботи також зіставили свої висновки з попередньою роботою Алана Т'юрінга. Англійський математик раніше припустив, що «реакційно-дифузійна нестабільність» може прокласти шлях до формуванню біологічних закономірностей, які впливають живі організми.

У дослідженні, опублікованому у журналі Science Advances, вчені з Університету Колорадо досліджували згадану нестабільність. Це явище тепер відоме як патерни Тьюринга. Це пояснює, чому деякі тварини мають смуги і плями по всьому тілу. У попередніх дослідженнях це явище розглядалося не як збіг, а як точний процес на молекулярному чи клітинному рівні.

Закономірності можна спостерігати в навколишньому середовищі. Навіть рослини та геологічні утворення демонструють цю унікальну симетрію та рівновагу. Однак це явище більш помітне у деяких з наступних тварин, яких ми знаємо сьогодні: зебра, тигр, смугаста гієна, коралова змія, дика кішка, павук-зебра, чотирисмугова трав'яна миша, східний бурундук, смугастий марлін, смугастий скунс.

У дослідженні 2021 року дослідники навели докази, що закономірності Тьюринга мають біологічне значення, особливо щодо біологічних механізмів, які впливають на пігментацію шкіри, формування пальців та кінцівок.

Коли справа дійшла до дослідження Science Advances 2023 року, дослідницька група Університету Колорадо використала інший підхід до вирішення загадки смуг і плям тварин, зосередивши увагу на дифузіофорезі, який відноситься до руху зважених частинок, таких як колоїди, клітини та макромолекули.

На думку дослідників, їх відкриття передбачає, що формування біологічних структур, подібних до тих, які виявлені в шкурах деяких тварин, можна пояснити універсальним механізмом, навіть якщо він виходить за рамки математики та еволюційної біології.