Alan Turing przewidywał, że rekiny i ptaki dzielą zaskakującą cechę

Wzory są wszędzie w naturze, od kolorów Jowisza do pasków danio pręgowanego. Wzory pojawiają się nawet na bardzo różnych zwierzętach. Naukowcy od dawna wiedzą, że włosy ssaków i ptasie pióra zachowują określony układ, a nowe badania opublikowane w Postępy naukowe pokazuje, że łuski rekinów mają ten sam wzór.

W artykule opublikowanym 7 listopada zespół naukowców zidentyfikował, w jaki sposób ząbki rekinów - maleńkie łuski w kształcie litery V, które pokrywają ich ciała - podążają za wzorem określonym przez teorię reakcji i dyfuzji Alana Turinga. Teoria ta, którą matematyk łamie kodeks opublikowany w 1952 r., Opisuje, w jaki sposób cząsteczki w systemach biologicznych mogą powodować powstawanie określonych wzorców. Od tamtego czasu naukowcy odkryli, że te wzorce mogą dokładnie opisać rozwój mieszków włosowych i modelowanie piór. Teraz rekiny dołączają do listy zwierząt, których przewidywano Turinga.

Dr Gareth Fraser, asystent profesora biologii ewolucyjnej na Uniwersytecie Florydy, pracował nad badaniami na Uniwersytecie Sheffield w Wielkiej Brytanii. Po raz pierwszy zauważył coś ciekawego w DNA kurcząt, badając sposób, w jaki rozwijają swoje pióra.

„Znaleźliśmy te bardzo ładne linie ekspresji genów, które wyglądają tak, że pojawiają się te plamy, które ostatecznie przekształcają się w pióra” - powiedział Fraser. „Myśleliśmy, że może rekin robi coś podobnego i znaleźliśmy dwa rzędy na powierzchni grzbietowej, które rozpoczynają cały proces”.

Poprzez analizę genetyczną i eksperyment z hamowaniem genetycznym w catshark z małymi plamkami (Scyliorhinus canicula) naukowcy zahamowali ekspresję niektórych genów w embrionach rekinów - podobnych genów, jak te, które kontrolują proces rozwoju piór u piskląt. Kiedy to zrobili, odkryli, że mogą zapobiec rozwojowi pewnych rzędów skal, co potwierdza pogląd, że dodatki do kurczaków i rekinów są kontrolowane przez podobny zestaw informacji genetycznych.

Ale chcieli też dowiedzieć się, czy wzory skal rekinów pasują do matematyki Turinga.

„Połączyliśmy siły z matematykiem, aby dowiedzieć się, jaki jest wzór i czy możemy go modelować. Odkryliśmy, że ząbki skóry rekina są dokładnie wzorowane na zestawie równań, które wymyślił Alan Turing - matematyk, informatyk i łamacz kodów - powiedział Fraser. On i jego koledzy odkryli, że równania reakcji dyfuzji Turinga pasują do tego, co zaobserwowali na zębach rekinów, pokazanych na filmie z tomografii komputerowej powyżej.

Rory Cooper, doktorant student Uniwersytetu w Sheffield i pierwszy autor artykułu wyjaśnił, że skoro rekiny należą do bardzo starej gałęzi ewolucji kręgowców, badanie skóry rekina może dać naukowcom lepsze wyobrażenie o tym, jakie przydatki skóry kręgowców - takie jak włosy i łuski - wyglądają bardzo wcześnie.

„Chcieliśmy dowiedzieć się o procesach rozwojowych, które kontrolują, jak te różnorodne struktury są wzorowane, a zatem o procesach, które ułatwiają ich różne funkcje” - powiedział.