Среда, 29.07.2026, 05:22 | Приветствую Вас Гость | Подписка на новости сайта
Меню сайта

Темы
Чупакабра [793]
Снежный человек [1151]
Морские чудовища [1086]
Сухопутные твари [930]
Летающие монстры [251]
Подземные твари [61]
Динозавры,мегафауна [1669]
Теория [1270]
Акулы [275]
Бабочки [167]
Грибы [231]
Гусеницы [66]
Дельфины [182]
Ежи [38]
Жуки [121]
Зайцы [34]
Змеи [269]
Кальмары,осьминоги [205]
Киты [303]
Копытные [601]
Кораллы [163]
Кошачьи [836]
Крокодилы [114]
Крысы,мыши [375]
Летучие мыши [179]
Лягушки [216]
Медведи [353]
Медузы,моллюски [235]
Микроорганизмы [641]
Морские звезды [42]
Морские львы,тюлени [157]
Муравьи [269]
Мухи,комары [300]
Насекомые [427]
Обезьяны [737]
Пауки [350]
Пингвины [104]
Псовые [674]
Птицы [1223]
Пчелы [391]
Ракообразные [209]
Растения [662]
Рыбы [932]
Саранча,кузнечики [29]
Слоны [162]
Сурикаты,грызуны [325]
Тараканы [60]
Улитки [79]
Хамелеоны [19]
Черви [221]
Черепахи [135]
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: 2274 | Добавил: Sergo | Рейтинг: 0.0/0


Последние новости

Ранее неизвестный род и вид гигантских саламандр (63)

Собаки «унюхали» человеческий страх еще до одомашнивания (25)

Клещи получили шанс выживать зимой и распространяться на север (26)

Стрекозы научились вести воздушные бои по правилам (26)

Считавшийся мертвым коралловый риф оказался живым садом (26)

У американских сомиков обнаружили заразную меланому (22)

Японского кабана уличили в некрофилии (31)

Самка лемура завыла совсем как самец (26)

Новое наблюдение Лох-Несского чудовища (69)

Описали древнейший вид из семейства хищных сумчатых (31)

Почему шимпанзе обожают собирать и прятать кристаллы (29)

Как тюлени слышат и в воздухе, и под водой (26)

Детеныши тираннозавра умели бегать и охотиться с рождения (29)

Обнаружили 29 новых видов муравьев в Адыгее (108)

Как слонам удается общаться друг с другом через вибрацию почвы (39)

Макаки впервые попали в «зловещую долину» при виде аватаров сородичей (43)

Запах королевы голых землекопов не дал другим самкам размножиться (39)

Гигантские летучие кускусы оказались посредственными планеристами (40)

Новый вид обезьян из джунглей Конго отличился оранжевыми губами (38)

Зоопсихологи раскрыли новую сторону кошачьего вылизывания (65)

Ради выживания на высокогорье мыши научились есть ядовитые растения (41)

В честь Манки Д. Луффи из One Piece назвали новый род жуков (43)

Пчелиные королевы сбросили пестициды в яйца (44)

Эдиакарские животные сприггины оказались древнейшими правшами (38)

Сумчатого муравьеда исключили из числа видов под угрозой вымирания (33)

Коричневая окраска защитила молодых чаек от нападок взрослых (33)

Древние земноводные обошлись без стадии головастика (187)

Самки орангутанов пожертвовали питанием ради игр детенышей со сверстниками (48)

Шмели высунули языки после еды (66)

Эксперты опасаются, что Лох-Несское чудовище погибло (142)

Нашли недостающее звено в эволюции пауков и скорпионов (55)

Самки гаичек изменили партнерам с более умными самцами (50)

Ученые раскрыли загадку краба в бутылке (68)

Карликовому соколу понадобилось меньше квадратного километра для выкармливания птенцов (66)

Самый быстрый паук развил скорость, близкую к человеческому бегу (56)

Энтомологи рассчитали число неоткрытых видов насекомых (60)

В музее нашли ранее утраченный самый большой позвонок мегалодона (55)

Саблезубая кошка из Аризоны оказалась не тупиковой ветвью (45)

Объяснили двукратное уменьшение размеров южноафриканских леопардов (54)

Начало деменции у пожилых собак определили по их походке (45)

Этанол не добавил пчелам оптимизма (39)

Китайского наездника нашли в Японии благодаря постам в X (48)

Случаи наблюдения Лох-Несского чудовища в 2026 году (76)

Орангутаны поели лекарственных растений (44)

Позвонок титанозавра признали первой известной окаменелостью динозавра из Антарктиды (61)

Жирафы сложили кусочки моркови в уме (54)

Человекообразные обезьяны унаследовали медленное старение от общего предка (39)

Энтомологи нашли среди божьих коровок термитофила (43)

Жертвы пчелиных войн стали единственной пищей латиноамериканского жука (39)

Опознали катающихся на морских змеях личинок крабов (45)

Поиск


Популярное

Дикие люди Китая (35341)

Чупакабра напала на жителя Одесской области (24654)

Растения, питающиеся животными, издавна вселяли в сердца людей страх (23767)

Русские монстры: от древности до наших дней (22299)

Атлантическая треска может исчезнуть из-за роста кислотности океана (18645)

Поведение хищников опровергает правила естественного отбора (17898)

В произведениях Говарда Лавкрафта действуют чудовища, живущие под землей (17113)

На дне Марианской впадины обитают чудовища (16768)

Загадочный Каспий. Морские монстры, НЛО, русалки (16490)

Морского червя приняли за инопланетянина (16449)

Откуда вынырнули русалки? (16324)

Славянская мифология. Сказочные существа. Часть 3 (15708)

В Марианской впадине нашли загадочных существ и инопланетных гостей (15437)

В Риме гигантские сомы-мутанты пожирают птиц и крыс (15209)

Неведомое существо обитает в Приморье (15196)

Логово снежного человека обнаружено в США (14749)

10 неожиданно опасных пород собак (14473)

Чупакабра добралась до Воронежской области (13734)

Крылья бабочки помогут создать антибликовое покрытие экранов (13675)

Монстры океанов (13209)

Ровенский селянин поймал двух упитанных «чупакабр» (13054)

Кракен - чудовище из морской бездны (12461)

Морской змей в Черном море (12425)

Крысы умнее, чем Google (12408)

Распутывая ДНК бигфута (12386)

Когда просыпаются русалки (12345)

Львы дружески трутся друг о друга (12243)

Похороны настоящей… русалки (12055)

Обнаружено самое уродливое существо на планете (11959)

Экологи просят защитить карадагское чудовище (11941)

Сказки - старшилки про Бабу-Ягу, Кощея Бессмертного и Змея Горыныча (11923)

В китайской гробнице нашли вымершее существо (11854)

Страшное насекомое замечено в Индии (11809)

Рыба-мутант: что можно найти в водах Севана (11795)

Монстры уходят на глубину (11549)

Кого боятся белые акулы (11489)

Мертвого загадочного зверя из США опознали (11485)

Грибы-монстры - пришельцы из космоса (11463)

Морские дьяволы (11176)

Хайгейтские вампиры (11076)

Проект "Криптозоология" © 2010-2026 При использовании материалов с сайта активная ссылка на него обязательна

Яндекс.Метрика