Вторник, 04.11.2025, 18:01 | Приветствую Вас Гость | Подписка на новости сайта
Меню сайта

Темы
Чупакабра [792]
Снежный человек [1132]
Морские чудовища [1073]
Сухопутные твари [930]
Летающие монстры [251]
Подземные твари [61]
Динозавры,мегафауна [1602]
Теория [1259]
Акулы [272]
Бабочки [161]
Грибы [226]
Гусеницы [64]
Дельфины [177]
Ежи [37]
Жуки [115]
Зайцы [34]
Змеи [264]
Кальмары,осьминоги [199]
Киты [296]
Копытные [590]
Кораллы [161]
Кошачьи [824]
Крокодилы [114]
Крысы,мыши [368]
Летучие мыши [176]
Лягушки [210]
Медведи [349]
Медузы,моллюски [228]
Микроорганизмы [633]
Морские звезды [42]
Морские львы,тюлени [153]
Муравьи [260]
Мухи,комары [295]
Насекомые [412]
Обезьяны [704]
Пауки [339]
Пингвины [99]
Псовые [663]
Птицы [1179]
Пчелы [366]
Ракообразные [203]
Растения [645]
Рыбы [919]
Саранча,кузнечики [29]
Слоны [159]
Сурикаты,грызуны [318]
Тараканы [59]
Улитки [78]
Хамелеоны [18]
Черви [219]
Черепахи [134]
Ящерицы [198]

Интересное
Аномальные новости

Хроники природных катастроф

Календарь
«  Апрель 2017  »
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
     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: 2218 | Добавил: Sergo | Рейтинг: 0.0/0


Последние новости

Долголетие гренландских китов обеспечил белок (35)

Зоологи обнаружили новый вид медузы (19)

Антарктические рыбы объединили свои гнезда в колонии (24)

Доказали существование «карликового» тираннозавра рекса (23)

Акулам и скатам понравилось играть с игрушками (12)

Нехватку червей-зомби назвали признаком «задыхающегося» океана (21)

Учёный случайно нашёл неизвестный науке вид водорослей на обычном рынке (24)

Псевдокоралловые змеи протерли лягушек от яда перед (21)

Палеонтологи описали первого шалашника из Новой Зеландии (21)

Вымирающих желтоглазых пингвинов разделили на три подвида (21)

Грибная электроника приближается (23)

Увидели в настурции ключ к замедлению старения кожи (61)

Особый свет повысил плодовитость свиней почти на четверть (30)

Карта Европы, составленная из национальных животных (32)

СМИ сообщили о гигантском тунце, пойманном у Курильских островов (30)

Археологи опровергли представление, что люди съели австралийскую мегафауну (26)

Узнали причину генетического различия рыжих кошек от других (23)

Муравьи перестроили свои жилища, чтобы бороться с заразным грибом (23)

Больших панд уличили в использовании орудий (20)

Возвращение Лох-Несского чудовища (57)

Чупакабры или инопланетяне уродуют животных (44)

Идентифицировано неизвестное науке растение из Тибета (31)

Найден новый вид ядовитой лягушки с уникальным «криком» (27)

Исландия потеряла статус единственной страны без комаров (25)

На австралийском острове нашли новый вид гекконов (24)

У диких горных горилл заметили менопаузу (17)

Зачем гигантские скаты ныряют на глубину более тысячи метров (60)

Связь между финансовыми кризисами и вымиранием видов (21)

В яде паука-птицееда пептиды, блокирующие калиевые каналы нейронов (27)

Молодые рыбы поносили во рту личинок кораллов (17)

Трехлапые ящерицы бросили вызов представлениям о естественном отборе (39)

Ветеринары обнаружили у собак признаки одержимости игрушками (25)

Бактерии создали из себя батарейку, чтобы разрушать антибиотики (30)

Почему голые землекопы живут так долго (26)

Зеленую черепаху исключили из числа видов под угрозой вымирания (32)

Криптозоологи объединяются в супергруппу (63)

Голливудская актриса видела Лох–Несское чудовище (60)

Загадочное существо бродит по Линкольнширу (31)

Разглядели необычную структуру микроорганизмов-квадратов (25)

Паука-гинандроморфа из Таиланда отнесли к новому виду (23)

Стрекозы с переливающимися крыльями оказались уязвимы перед потеплением (23)

Азиатские слоны распознали внимание людей по повороту корпуса и лица (28)

Комаров омолодили на сто миллионов лет (37)

Костнопузырные рыбы из клады Otophysi дважды независимо освоили пресные водоемы (21)

Гнезда бородачей оказались природными археологическими музеями (19)

Большую кошку заметили в Великобритании (73)

Странное существо с человеческими чертами (76)

Лох-Несское чудовище поймано Королевским ВМФ (52)

Приматолог не исключает существования бигфута (69)

Статую криптида открыли в Уэстоне (20)

Поиск


Популярное

Дикие люди Китая (35037)

Чупакабра напала на жителя Одесской области (23892)

Растения, питающиеся животными, издавна вселяли в сердца людей страх (23529)

Русские монстры: от древности до наших дней (21770)

Атлантическая треска может исчезнуть из-за роста кислотности океана (17686)

Поведение хищников опровергает правила естественного отбора (17614)

Загадочный Каспий. Морские монстры, НЛО, русалки (16151)

Морского червя приняли за инопланетянина (16151)

На дне Марианской впадины обитают чудовища (16010)

В произведениях Говарда Лавкрафта действуют чудовища, живущие под землей (15880)

Откуда вынырнули русалки? (15877)

Славянская мифология. Сказочные существа. Часть 3 (15339)

В Марианской впадине нашли загадочных существ и инопланетных гостей (14970)

Неведомое существо обитает в Приморье (14837)

В Риме гигантские сомы-мутанты пожирают птиц и крыс (14479)

Логово снежного человека обнаружено в США (14342)

10 неожиданно опасных пород собак (13009)

Чупакабра добралась до Воронежской области (12976)

Монстры океанов (12752)

Крылья бабочки помогут создать антибликовое покрытие экранов (12655)

Ровенский селянин поймал двух упитанных «чупакабр» (12620)

Морской змей в Черном море (12137)

Кракен - чудовище из морской бездны (12053)

Распутывая ДНК бигфута (11832)

Похороны настоящей… русалки (11785)

Когда просыпаются русалки (11678)

Львы дружески трутся друг о друга (11658)

Обнаружено самое уродливое существо на планете (11512)

Сказки - старшилки про Бабу-Ягу, Кощея Бессмертного и Змея Горыныча (11502)

В китайской гробнице нашли вымершее существо (11496)

Страшное насекомое замечено в Индии (11448)

Рыба-мутант: что можно найти в водах Севана (11399)

Крысы умнее, чем Google (11389)

Экологи просят защитить карадагское чудовище (11324)

Мертвого загадочного зверя из США опознали (11144)

Грибы-монстры - пришельцы из космоса (11126)

Монстры уходят на глубину (11109)

Кого боятся белые акулы (11078)

Морские дьяволы (10812)

Хайгейтские вампиры (10759)

Проект "Криптозоология" © 2010-2025 При использовании материалов с сайта активная ссылка на него обязательна

Яндекс.Метрика