Среда, 08.05.2024, 05:08 | Приветствую Вас Гость | Подписка на новости сайта
Меню сайта

Темы
Чупакабра [786]
Снежный человек [1073]
Морские чудовища [986]
Сухопутные твари [881]
Летающие монстры [244]
Подземные твари [60]
Динозавры,мегафауна [1470]
Теория [1200]
Акулы [263]
Бабочки [154]
Грибы [209]
Гусеницы [60]
Дельфины [171]
Ежи [35]
Жуки [114]
Зайцы [31]
Змеи [250]
Кальмары,осьминоги [188]
Киты [283]
Копытные [573]
Кораллы [151]
Кошачьи [791]
Крокодилы [112]
Крысы,мыши [350]
Летучие мыши [159]
Лягушки [193]
Медведи [343]
Медузы,моллюски [208]
Микроорганизмы [604]
Морские звезды [38]
Морские львы,тюлени [150]
Муравьи [243]
Мухи,комары [279]
Насекомые [381]
Обезьяны [630]
Пауки [312]
Пингвины [93]
Псовые [636]
Птицы [1112]
Пчелы [343]
Ракообразные [194]
Растения [596]
Рыбы [869]
Саранча,кузнечики [29]
Слоны [147]
Сурикаты,грызуны [296]
Тараканы [56]
Улитки [76]
Хамелеоны [17]
Черви [204]
Черепахи [130]
Ящерицы [187]

Интересное
Аномальные новости

Хроники природных катастроф

Календарь
«  Апрель 2017  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
     12
3456789
10111213141516
17181920212223
24252627282930

Архив новостей

Реклама

Логотип сайта

Форма входа

Главная » 2017 » Апрель » 19 » Окраска ящериц оказалась клеточным автоматом фон Неймана

11:47
Окраска ящериц оказалась клеточным автоматом фон Неймана

Швейцарские ученые в сотрудничестве с исследователями из СПбГУ и Сколково обнаружили в природе редкий пример перехода от непрерывных процессов к дискретным. Узор молодых глазчатых ящериц описывается системой уравнений Тьюринга, в то время как лабиринтообразная окраска взрослых особей строится по принципу дискретной модели клеточного автомата фон Неймана — чешуйки меняют цвет в зависимости от их окружения.

Многие позвоночные несут на коже разнообразные узоры, которые в зависимости от видовой принадлежности особи, индивидуальных особенностей или участка тела выглядят по-разному: пятна, полоски, кольца, мозаичные узоры и тому подобное. У некоторых видов доставшийся при рождении узор остается на всю жизнь, другие же способны менять его по мере взросления. Образование подобных структур подразумевает взаимодействие между расположенными на разном удалении друг от друга клетками, что предполагает диффузное распространение химических веществ сквозь ткани. Все это можно описать математически, что и сделал еще в 1952 году Алан Тьюринг. Исследуя уравнения, описывающие систему, где одновременно протекают химические реакции и процессы диффузии, математик получил периодические решения, в которых возникают распределения концентраций, напоминающие паттерны пигментов у животных.

Благодаря широкому разнообразию узоров ящерицы и змеи хорошо подходят для изучения подобных процессов. Цвет участка кожи определяется пигментными клетками — хроматофорами. Как правило, он является результатом различных сочетаний структурных и пигментных элементов в них, исключение составляют иридофоры, которые обретают цвет благодаря интерференции света в кристаллах гуанина. К слову, именно мастерским управлением этими механизмами хамелеоны обязаны способностью менять цвета и яркость окраски — это происходит путем диспергирования или агрегирования содержащих пигмент внутриклеточных органелл, а также регуляцией трехмерной ориентации кристаллов гуанина в коже.

У большинства рептилий окраска обычно более-менее постоянна и отличается только от вида к виду. Для ее описания достаточно подхода, сформулированного еще Тьюрингом (хотя далеко не всегда это описание действительно экспериментально проверено). Однако у некоторых из ящериц, — например глазчатой (Timon lepidus) —  распределение пятен на коже существенно меняется в течение жизни и получающийся результат сложно объяснить в рамках такого подхода. У Timon lepidus молодняк обладает преимущественно коричневой окраской с белыми пятнами, но по мере взросления они перекрашиваются в лабиринтообразный узор который состоит строго из зеленых и черных гексагональных чешуек, которые к тому же способны менять цвет.

В предыдущих работах было замечено, что изменения окраски ящериц Timon lepidus могут быть описаны совсем в другой математической парадигме, а именно в рамках теории клеточных автоматов. Одним из пионеров этой теории был венгеро-американский математик Джон фон Нейман, который пытался описать самовоспроизводящуюся машину. Существенное упрощение этой модели Джоном Конвеем привело к появлению игры «жизнь». В ней события происходят на клетчатом, как тетрадный лист игровом поле, которое традиционно называют «вселенной». Каждая отдельная клетка окружена восьмью другими и может быть «живой» — закрашенной или «мертвой» — пустой. На этапе «первого поколения» игрок расставляет по полю «живые» клетки. Когда он закончит, программа пошагово рассчитывает следующие поколения. При этом она исходит из того, что если рядом с пустой клеткой находятся три закрашенные, в ней тоже «зарождается жизнь». Кроме того, живая клетка гибнет от «одиночества» или «тесноты» — когда соседей меньше двух или больше трех. Впрочем, правила не универсальны, и алгоритм по которому развивается «вселенная» можно изменять. В любом случае, программа следует заданным законам до тех пор, пока все клетки не погибнут, или система не войдет в стабильную конфигурацию — изменения прекратятся или будут цикличными.

Чтобы оценить, как происходит изменение окраски глазчатой ящерицы по мере взросления, ученые наблюдали за рептилиями начиная с возраста двух недель после вылупления и до трех-четырех лет. Оказалось, что формирование окраски взрослой особи происходит по сходным с клеточным автоматом принципам — соседние чешуйки определяют цвет центральной. То есть не подразумевающая строгого разделения цветов диффузия в процессе онтогенеза заменяется на окрашенные только одним цветом чешуйки, а значит описывающая происходящие процессы непрерывная математическая модель Тьюринга сменяется (в определенном смысле) на дискретную модель клеточного автомата фон Неймана. В результате и без того уже нашедшие широкое применение фундаментальные разработки фон Неймана оказываются не чем-то абстрактным, а соотносятся со сформированным эволюцией процессом.

Математическая модель Алана Тьюринга не в первый раз обнаруживается среди живого, выходя за рамки простого описания диффузии. Например, российские биологи показали, что с ней совпадает микроструктура роговицы у нескольких отрядов насекомых.

https://nplus1.ru/news/2017/04/17/lizardcellularautomaton

Категория: Ящерицы | Просмотров: 2054 | Добавил: Sergo | Рейтинг: 0.0/0


Последние новости

Звери, похожие на бигфута, встречаются по всему миру (24)

Зачем зебры покачивают головой (15)

Зачем белухи меняют форму лба (14)

Снежный человек пьет кровь мертвых животных (58)

Домашние попугаи отличили созвон от видео с другой птицей (35)

Назвали породы собак, которых чаще всего кусают клещи (30)

Человекообразные обезьяны впервые обработали рану лекарственным растением (31)

Ослабление магнитного поля планеты посчитали причиной первого взрыва биоразнообразия на Земле (36)

Сумчатые куницы предались полуночной сиесте (33)

Пенис альпак во время спаривания достал до рогов матки (31)

Удлиненные морды рыжих лисиц и песцов оказались адаптацией к мышкованию (26)

Сколько мамонтов смогло бы выжить на современной Аляске (36)

Палеонтолог нашел причину наличия двойных клыков у некоторых саблезубых (57)

Шум дорожного движения помешал птенцам вылупиться из яиц (28)

Восьмилучевые кораллы первыми из животных освоили биолюминесценцию (63)

У хрящевых рыб нашли суставы как у наземных животных (38)

Хемогенетическая активация нейронов гипоталамуса повысила аппетит макак (37)

Семь лет считавшийся самцом бегемот из японского зоопарка оказался самкой (62)

Дата рождения определила репродуктивную тактику самцов кальмара (36)

Создан позволяющий отличить слоновую кость от бивней мамонтов подход (55)

Сокращение численности карибу может быть связано с миграциями белохвостых оленей (39)

Зачем воскрешать мамонта (51)

Что стало с собаками после года веганской диеты (67)

Палеонтологи пересмотрели строение гигантских саблезубых лососей (67)

На темп и ритм птичьего пения повлияли гены (45)

Куры покраснели от эмоций (33)

На обочине дороги в Огайо заметили животное, истребленное 200 лет назад (56)

У черных ревунов обнаружили эффект дорогого врага (42)

Первые биолюминесцентные организмы появились 540 млн лет назад (32)

Клонировали еще двух вымирающих американских хорьков (35)

Поляризованный лунный свет помог муравьям отыскать путь домой (44)

Акулы предпочитают жить в теплой воде с температурой 20-22 градуса (37)

У миног нашли зачатки симпатической нервной системы (52)

Молодые самцы лазоревок уступили чужих самок старшим сородичам (31)

Палеонтологи открыли древнюю гигантскую змею (56)

Как работает антимикробный пептид из морского червя (32)

НАСА попросили помочь в поисках Лох-Несского чудовища (78)

Обнаружили останки крупнейшего ихтиозавра Земли (60)

Описали новый вид древних гигантских кенгуру (49)

Микробиологи рассказали о бактериальном вампиризме (43)

Шмели живут под водой неделю (42)

Новый микроорганизм назвали в честь братьев Стругацких (47)

Подземного муравья из Австралии назвали в честь Волан-де-Морта (35)

Бигфут скрывается в горах с таинственной энергией (122)

Огромный осьминог, съевший лошадь (99)

Фото странного существа в реке Гудзон (91)

Грязный воздух изменил половые предпочтения насекомых (53)

Выяснили причину специфического запаха кошачьих меток (53)

Неизвестные ископаемые кости приписали гигантскому ихтиозавру (57)

Взрослые городские гульманы оказались левшами (47)

Поиск


Популярное

Дикие люди Китая (34361)

Чупакабра напала на жителя Одесской области (22630)

Растения, питающиеся животными, издавна вселяли в сердца людей страх (22058)

Русские монстры: от древности до наших дней (20841)

Поведение хищников опровергает правила естественного отбора (16430)

Атлантическая треска может исчезнуть из-за роста кислотности океана (16036)

Загадочный Каспий. Морские монстры, НЛО, русалки (15566)

Морского червя приняли за инопланетянина (15085)

Откуда вынырнули русалки? (14899)

На дне Марианской впадины обитают чудовища (14673)

Славянская мифология. Сказочные существа. Часть 3 (14418)

В произведениях Говарда Лавкрафта действуют чудовища, живущие под землей (14183)

Неведомое существо обитает в Приморье (13805)

В Марианской впадине нашли загадочных существ и инопланетных гостей (13665)

Логово снежного человека обнаружено в США (13417)

В Риме гигантские сомы-мутанты пожирают птиц и крыс (12946)

Ровенский селянин поймал двух упитанных «чупакабр» (12036)

10 неожиданно опасных пород собак (11733)

Монстры океанов (11723)

Чупакабра добралась до Воронежской области (11647)

Морской змей в Черном море (11436)

Кракен - чудовище из морской бездны (11201)

Похороны настоящей… русалки (11195)

Обнаружено самое уродливое существо на планете (11025)

Рыба-мутант: что можно найти в водах Севана (10793)

Страшное насекомое замечено в Индии (10758)

Сказки - старшилки про Бабу-Ягу, Кощея Бессмертного и Змея Горыныча (10734)

Крылья бабочки помогут создать антибликовое покрытие экранов (10703)

Распутывая ДНК бигфута (10672)

Крысы умнее, чем Google (10590)

Львы дружески трутся друг о друга (10552)

Когда просыпаются русалки (10523)

Экологи просят защитить карадагское чудовище (10390)

Мертвого загадочного зверя из США опознали (10245)

В китайской гробнице нашли вымершее существо (10205)

Грибы-монстры - пришельцы из космоса (10091)

Монстры уходят на глубину (10068)

Кого боятся белые акулы (9990)

Морские дьяволы (9873)

Хайгейтские вампиры (9788)

Проект "Криптозоология" © 2010-2024 При использовании материалов с сайта активная ссылка на него обязательна

Яндекс.Метрика