Понедельник, 23.03.2026, 13:49 | Приветствую Вас Гость | Подписка на новости сайта
Меню сайта

Темы
Чупакабра [793]
Снежный человек [1140]
Морские чудовища [1078]
Сухопутные твари [930]
Летающие монстры [251]
Подземные твари [61]
Динозавры,мегафауна [1635]
Теория [1262]
Акулы [274]
Бабочки [162]
Грибы [228]
Гусеницы [65]
Дельфины [180]
Ежи [38]
Жуки [117]
Зайцы [34]
Змеи [266]
Кальмары,осьминоги [201]
Киты [300]
Копытные [597]
Кораллы [162]
Кошачьи [831]
Крокодилы [114]
Крысы,мыши [370]
Летучие мыши [176]
Лягушки [212]
Медведи [352]
Медузы,моллюски [228]
Микроорганизмы [636]
Морские звезды [42]
Морские львы,тюлени [155]
Муравьи [267]
Мухи,комары [297]
Насекомые [419]
Обезьяны [717]
Пауки [341]
Пингвины [101]
Псовые [669]
Птицы [1197]
Пчелы [375]
Ракообразные [204]
Растения [655]
Рыбы [924]
Саранча,кузнечики [29]
Слоны [161]
Сурикаты,грызуны [321]
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: 2248 | Добавил: Sergo | Рейтинг: 0.0/0


Последние новости

Целое семейство монстров обитает в озере Лох-Несс (31)

Бигфут до смерти напугал сторожевую собаку (15)

Утконос получил свою окраску с помощью уникальных полых структур (15)

Зачем птицы тащат в гнезда окурки (15)

Птичий помет защитил песчаные пляжи от разрушения (14)

Бонобо оказались не так миролюбивы, как думали (15)

Описали первый достоверный случай укуса в шею крупного плезиозавра (17)

Когда после Чиксулубской катастрофы на Земле появились новые виды (14)

Вóроны запомнили места волчьих охот, чтобы проверять их на наличие падали (18)

Орнитологи описали новый вид пеночек из Японии (37)

Розовый кузнечик позеленел после 11 дней в неволе (21)

Взаимное поедание крыльев скрепило брачный союз азиатских тараканов (24)

Домогательства самцов рыб привели к снижению численности зоопланктона (61)

Грибы научились у бактерий превращать воду в лед при околонулевых температурах (39)

Мелкие размеры помогли жукам спастись из пасти сома (37)

Взрослеющие шувозавриды перешли от четвероногости к двуногости (45)

Наземные растения изменили форму Земли (75)

Как королевы шмелей дышат под водой (43)

Еноты решили головоломки просто ради удовольствия (38)

Эксперимент с «поющими» собаками поможет разгадать тайны происхождения пения (40)

Описали древнего родственника крокодилов (33)

В Оклахоме семья встретила у реки снежного человека (100)

В Новой Гвинее нашли животных, считавшихся вымершими 6000 лет назад (44)

Шимпанзе проявили человеческую тягу к правильной геометрии (38)

Нашли древнейшее свидетельство поедания крупных травоядных наземными хищниками (35)

Нашли искривленные челюсти странного животного из пермского периода (34)

Вымирающих медососов из Австралии заново обучили традиционной песне (40)

Шмели предпочли цвет форме при поиске пищи (30)

Ареал древнейших родственников приматов расширили к югу (73)

Косатки ели сородичей, не подозревая об этом (42)

Муравьи научились превращать парниковый газ в «каменную броню» (44)

Почему древнейшие животные на земле не оставили окаменелостей (33)

Новый вид древних морских амфибий нашли в Австралии (38)

Спящие медведи сохранили мышечную массу после полугода без движения (39)

Собаки помогают людям спонтанно, а кошки — только ради выгоды (43)

У гусениц нашли еще один способ обманывать муравьев (40)

Тираннозавры бегали на цыпочках, подобно птицам (94)

Анализы мочи шимпанзе отчасти подтвердили гипотезу о «пьяной обезьяне» (51)

Биологи пересчитали пчел на планете и удивились количеству их видов (38)

Альваресзавриды уменьшились не из-за насекомоядной диеты (34)

Зачем некоторые косатки собираются в большие группы (32)

Зачем самкам северных оленей рога (43)

Лошадиное ржание оказалось средним между свистом и пением (35)

Новый вид древних муравьев нашли в янтаре в Доминикане (41)

Копирование мимики партнера обозначило пик сексуальной стимуляции у бонобо (37)

Энтомологи обнаружили вид муравьев без самцов и рабочих особей (34)

Нашли «криптонит» против постельных клопов (82)

Женская дружба помогла самкам оленей в выживании (48)

Пчелы запомнили ориентиры, чтобы летать за едой по точным траекториям (37)

Огромный нос трицератопса служил радиатором для охлаждения мозга (36)

Поиск


Популярное

Дикие люди Китая (35177)

Чупакабра напала на жителя Одесской области (24284)

Растения, питающиеся животными, издавна вселяли в сердца людей страх (23667)

Русские монстры: от древности до наших дней (22102)

Атлантическая треска может исчезнуть из-за роста кислотности океана (18384)

Поведение хищников опровергает правила естественного отбора (17754)

В произведениях Говарда Лавкрафта действуют чудовища, живущие под землей (16712)

На дне Марианской впадины обитают чудовища (16560)

Морского червя приняли за инопланетянина (16327)

Загадочный Каспий. Морские монстры, НЛО, русалки (16304)

Откуда вынырнули русалки? (16158)

Славянская мифология. Сказочные существа. Часть 3 (15495)

В Марианской впадине нашли загадочных существ и инопланетных гостей (15290)

Неведомое существо обитает в Приморье (15049)

В Риме гигантские сомы-мутанты пожирают птиц и крыс (14983)

Логово снежного человека обнаружено в США (14625)

10 неожиданно опасных пород собак (13988)

Крылья бабочки помогут создать антибликовое покрытие экранов (13390)

Чупакабра добралась до Воронежской области (13348)

Монстры океанов (13072)

Ровенский селянин поймал двух упитанных «чупакабр» (12889)

Морской змей в Черном море (12257)

Кракен - чудовище из морской бездны (12249)

Распутывая ДНК бигфута (12215)

Когда просыпаются русалки (12169)

Львы дружески трутся друг о друга (12108)

Похороны настоящей… русалки (11915)

Крысы умнее, чем Google (11882)

Сказки - старшилки про Бабу-Ягу, Кощея Бессмертного и Змея Горыныча (11762)

Обнаружено самое уродливое существо на планете (11755)

Экологи просят защитить карадагское чудовище (11717)

В китайской гробнице нашли вымершее существо (11676)

Страшное насекомое замечено в Индии (11618)

Рыба-мутант: что можно найти в водах Севана (11595)

Монстры уходят на глубину (11383)

Мертвого загадочного зверя из США опознали (11324)

Кого боятся белые акулы (11296)

Грибы-монстры - пришельцы из космоса (11284)

Морские дьяволы (11011)

Хайгейтские вампиры (10911)

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

Яндекс.Метрика