Суббота, 16.08.2025, 16:15 | Приветствую Вас Гость | Подписка на новости сайта
Меню сайта

Темы
Чупакабра [789]
Снежный человек [1125]
Морские чудовища [1060]
Сухопутные твари [924]
Летающие монстры [251]
Подземные твари [61]
Динозавры,мегафауна [1586]
Теория [1250]
Акулы [269]
Бабочки [161]
Грибы [223]
Гусеницы [64]
Дельфины [177]
Ежи [37]
Жуки [115]
Зайцы [34]
Змеи [263]
Кальмары,осьминоги [198]
Киты [294]
Копытные [589]
Кораллы [160]
Кошачьи [821]
Крокодилы [114]
Крысы,мыши [366]
Летучие мыши [172]
Лягушки [208]
Медведи [348]
Медузы,моллюски [226]
Микроорганизмы [631]
Морские звезды [42]
Морские львы,тюлени [153]
Муравьи [256]
Мухи,комары [293]
Насекомые [410]
Обезьяны [702]
Пауки [335]
Пингвины [98]
Псовые [662]
Птицы [1172]
Пчелы [365]
Ракообразные [203]
Растения [640]
Рыбы [913]
Саранча,кузнечики [29]
Слоны [158]
Сурикаты,грызуны [317]
Тараканы [59]
Улитки [77]
Хамелеоны [18]
Черви [218]
Черепахи [132]
Ящерицы [194]

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: 2207 | Добавил: Sergo | Рейтинг: 0.0/0


Последние новости

Что нужно знать о Лох-Несском чудовище (54)

В Австралии обнаружили генетического самца кукабарры (28)

Необычные кролики с наростами на голове напугали американцев (32)

Зачем контактируют усатые киты и дельфины (24)

В мозге кошек с деменцией обнаружили признаки болезни Альцгеймера (21)

Экстремальная жара сократила популяции тропических птиц на 25-38% (20)

Самки горных горилл обошли по рангу некоторых самцов (21)

Листоносы собрали падалицу (26)

Лох-Несское чудовище выглядит иначе (112)

Хоровое пение цикад помогло раскрыть механизм коллективного принятия решений (51)

В танцевальном репертуаре какаду насчитали не менее 30 движений (46)

Распространенные комнатные растения, которые нанесут вред здоровью (61)

Родину приматов назвали холодной (67)

Люди погубили 110 эндемичных видов растений и животных Макаронезии (64)

Матери шимпанзе научили потомков общению (56)

Бактерию обвинили в гибели миллиардов морских звезд (63)

Выдр уличили в охоте на пингвинов (69)

Биологи прочитали геном вымерших японских морских львов (63)

Изменения в гене защитили хохлатых змееядов от яда инвазивных жаб (35)

Зубы динозавров рассказали, что их мир был вдвое продуктивнее нашего (64)

Почему клещи опасны даже, когда не заражены энцефалитом (33)

В США осы построили радиоактивные гнезда (30)

Новый род пауков-птицеедов назвали в честь сатиров (29)

У питонов нашли новый тип клеток для переваривания костей жертв (37)

Фотосинтез в XXI веке ускорился по всей Земле (44)

У ос обнаружили способность замедлять биологическое старение (24)

Таинственный мир снежного человека (91)

На очевидцев Несси не влияют традиционные представления (32)

Бигфут бежит по лесу средь бела дня (52)

Разлад в парах больших синиц наметился еще до расставания (22)

Среди родившихся в зоопарках млекопитающих оказалось больше самцов (26)

Силурийские брахиоподы защитили личное пространство удлиненными щетинками (25)

Гигантского палочника нового вида назвали самым тяжелым насекомым Австралии (30)

Трехиглые колюшки узнали друг друга в лицо (23)

Новый вид глубоководных блюдечек (55)

Почему кошки не любят воду (42)

Млекопитающие 12 раз независимо перешли на питание муравьями и термитами (22)

Иллюзия резиновой руки сработала на осьминогах (28)

Палеонтологи нашли среди птерозавров вегетарианца (26)

Мухи распространили украденные у муравьев семена мирмекохорных растений (21)

Учёные допускают внеземное происхождение пауков (43)

Люди наткнулись на йети, когда искали в лесу пропавшую туристку (93)

Следы в Канаде намекнули на «союз» разных динозавров (39)

Осьминоги, как и люди, поддались иллюзии «резиновой руки» (30)

Муравьи-кочевники предпочли говядину яблокам с медом и рыбе (27)

Стареющие шимпанзе растеряли навыки колки орехов (31)

Анализ почти сотни геномов уточил популяционную историю диких кабанов (24)

Самую маленькую змею в мире встретили впервые за 20 лет (36)

Триасовая рептилия с гребнем указала на появление сложных покровных структур (21)

Губки на роструме снизили эффективность эхолокации афалин (32)

Поиск


Популярное

Дикие люди Китая (34981)

Чупакабра напала на жителя Одесской области (23702)

Растения, питающиеся животными, издавна вселяли в сердца людей страх (23481)

Русские монстры: от древности до наших дней (21604)

Поведение хищников опровергает правила естественного отбора (17539)

Атлантическая треска может исчезнуть из-за роста кислотности океана (17225)

Морского червя приняли за инопланетянина (16108)

Загадочный Каспий. Морские монстры, НЛО, русалки (16092)

Откуда вынырнули русалки? (15715)

На дне Марианской впадины обитают чудовища (15664)

В произведениях Говарда Лавкрафта действуют чудовища, живущие под землей (15462)

Славянская мифология. Сказочные существа. Часть 3 (15296)

В Марианской впадине нашли загадочных существ и инопланетных гостей (14806)

Неведомое существо обитает в Приморье (14781)

Логово снежного человека обнаружено в США (14166)

В Риме гигантские сомы-мутанты пожирают птиц и крыс (14072)

Чупакабра добралась до Воронежской области (12799)

10 неожиданно опасных пород собак (12613)

Монстры океанов (12588)

Ровенский селянин поймал двух упитанных «чупакабр» (12506)

Крылья бабочки помогут создать антибликовое покрытие экранов (12202)

Кракен - чудовище из морской бездны (12004)

Морской змей в Черном море (11986)

Похороны настоящей… русалки (11746)

Распутывая ДНК бигфута (11595)

Обнаружено самое уродливое существо на планете (11474)

В китайской гробнице нашли вымершее существо (11452)

Сказки - старшилки про Бабу-Ягу, Кощея Бессмертного и Змея Горыныча (11379)

Страшное насекомое замечено в Индии (11379)

Рыба-мутант: что можно найти в водах Севана (11353)

Когда просыпаются русалки (11345)

Крысы умнее, чем Google (11338)

Львы дружески трутся друг о друга (11296)

Экологи просят защитить карадагское чудовище (11190)

Мертвого загадочного зверя из США опознали (11076)

Грибы-монстры - пришельцы из космоса (11072)

Кого боятся белые акулы (11009)

Монстры уходят на глубину (10989)

Хайгейтские вампиры (10708)

Морские дьяволы (10629)

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

Яндекс.Метрика