Суббота, 20.12.2025, 03:15 | Приветствую Вас Гость | Подписка на новости сайта
Меню сайта

Темы
Чупакабра [792]
Снежный человек [1136]
Морские чудовища [1075]
Сухопутные твари [930]
Летающие монстры [251]
Подземные твари [61]
Динозавры,мегафауна [1610]
Теория [1260]
Акулы [272]
Бабочки [161]
Грибы [227]
Гусеницы [64]
Дельфины [179]
Ежи [37]
Жуки [115]
Зайцы [34]
Змеи [265]
Кальмары,осьминоги [201]
Киты [296]
Копытные [591]
Кораллы [161]
Кошачьи [827]
Крокодилы [114]
Крысы,мыши [370]
Летучие мыши [176]
Лягушки [212]
Медведи [351]
Медузы,моллюски [228]
Микроорганизмы [634]
Морские звезды [42]
Морские львы,тюлени [153]
Муравьи [261]
Мухи,комары [295]
Насекомые [413]
Обезьяны [708]
Пауки [340]
Пингвины [101]
Псовые [665]
Птицы [1184]
Пчелы [369]
Ракообразные [203]
Растения [648]
Рыбы [921]
Саранча,кузнечики [29]
Слоны [160]
Сурикаты,грызуны [319]
Тараканы [59]
Улитки [78]
Хамелеоны [19]
Черви [220]
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: 2226 | Добавил: Sergo | Рейтинг: 0.0/0


Последние новости

Дикие галки отличили сигналы партнеров от сигналов других сородичей (16)

Самки насканских олуш научились изменять мужьям открыто (17)

Древние растения научились нагревать шишки для привлечения насекомых (14)

Мозазавр мог жить в пресной воде (16)

Нашли генетические признаки адаптации белых медведей к жизни безо льда (53)

Впервые зафиксировали совместную охоту косаток и дельфинов (46)

Самцы бонобо отследили репродуктивные циклы самок (36)

Человек по уровню моногамии оказался ближе к сурикатам, чем к шимпанзе (27)

Диплодоки могли иметь такую же яркую окраску, как современные птицы (22)

Подводная камера запечатлела редкого семирукого осьминога (25)

Нанотираннус был отдельным видом (34)

Охотники на бигфута приближаются к разгадке тайны (103)

Новое изображение Лох-Несского чудовища (62)

Бигфуты и научные исследования на грани (39)

Пчелы не эффективны против слонов (29)

Лягушки победили самых опасных шершней (44)

Нехватка сардин привела к сокращению на 95% популяции пингвинов (33)

ФБР опубликовало досье на снежного человека (90)

Гриб из Чернобыля поглощает радиацию (39)

Почему и как бенгальская кошка не стала домашней (35)

Шимпанзе и люди одинаково отнеслись к просоциальности (35)

У растений обнаружили механизм бурения плотного грунта по принципу промышленных труб (38)

В Европе распространяется хищный червь (43)

Редкая эволюционная особенность позволила пандам использовать инструменты (45)

Генетический анализ переписал историю происхождения домашних кошек (51)

Биологи нашли систему принудительного роста вниз у растений (40)

Выяснили, за какое время слоны привыкают к следящим дронам (33)

В геноме адского вампира нашли следы общего предка осьминогов и кальмаров (48)

Агрессия у собак оказалась генетически связана с человеческой депрессией (41)

Люди ищут истину, стоящую за снежным человеком (91)

Мозг птерозавров и птиц адаптировался к полету двумя разными путями (43)

В Германии нашли самого маленького в мире коня (43)

Социальное обучение позволило орангутанам освоить взрослый пищевой рацион (29)

Безуспешные поиски Лох-Несского чудовища (71)

Переписали механизм навигации у голубей (50)

Изучение пингвинов помогло воссоздать механизм коллективного поведения (47)

Споры мха выжили после девяти месяцев в открытом космосе (52)

Смешение с собаками повысило генетическое разнообразие части динго (52)

Новозеландцы встретили розовую кобылку (39)

Обезьяны показали способность отказываться от своих ошибочных убеждений (60)

У мышей обнаружили способность к «акушерству» (47)

Домашние кошки предпочли кузнечиков и сверчков (40)

Новый вид змей назвали в честь Стива Ирвина (30)

Муравьи-паразиты обманом заставили муравьев-хозяев убить собственных матерей (43)

Считавшуюся вымершей рыбу переоткрыли спустя 21 год (56)

Палеобиологи «добыли» древнейшую РНК из туши мамонтенка Юка (155)

Сколько нужно кальмаров для прокорма черных дельфинов (57)

Шмели отличили короткое мигание лампочки от длинного (61)

Пауки сделали фальшивых пауков втрое крупнее себя из объедков и мусора (60)

Ученые посоветовали кричать на чаек, чтобы не дать им украсть еду (57)

Поиск


Популярное

Дикие люди Китая (35069)

Чупакабра напала на жителя Одесской области (24013)

Растения, питающиеся животными, издавна вселяли в сердца людей страх (23573)

Русские монстры: от древности до наших дней (21910)

Атлантическая треска может исчезнуть из-за роста кислотности океана (18126)

Поведение хищников опровергает правила естественного отбора (17663)

На дне Марианской впадины обитают чудовища (16411)

В произведениях Говарда Лавкрафта действуют чудовища, живущие под землей (16364)

Морского червя приняли за инопланетянина (16212)

Загадочный Каспий. Морские монстры, НЛО, русалки (16207)

Откуда вынырнули русалки? (16008)

Славянская мифология. Сказочные существа. Часть 3 (15390)

В Марианской впадине нашли загадочных существ и инопланетных гостей (15185)

Неведомое существо обитает в Приморье (14900)

В Риме гигантские сомы-мутанты пожирают птиц и крыс (14875)

Логово снежного человека обнаружено в США (14466)

10 неожиданно опасных пород собак (13505)

Крылья бабочки помогут создать антибликовое покрытие экранов (13134)

Чупакабра добралась до Воронежской области (13098)

Монстры океанов (12899)

Ровенский селянин поймал двух упитанных «чупакабр» (12714)

Морской змей в Черном море (12184)

Распутывая ДНК бигфута (12142)

Кракен - чудовище из морской бездны (12120)

Когда просыпаются русалки (12064)

Львы дружески трутся друг о друга (12047)

Похороны настоящей… русалки (11833)

Сказки - старшилки про Бабу-Ягу, Кощея Бессмертного и Змея Горыныча (11632)

Обнаружено самое уродливое существо на планете (11566)

В китайской гробнице нашли вымершее существо (11545)

Крысы умнее, чем Google (11517)

Страшное насекомое замечено в Индии (11495)

Рыба-мутант: что можно найти в водах Севана (11462)

Экологи просят защитить карадагское чудовище (11440)

Монстры уходят на глубину (11240)

Мертвого загадочного зверя из США опознали (11205)

Грибы-монстры - пришельцы из космоса (11158)

Кого боятся белые акулы (11147)

Морские дьяволы (10874)

Хайгейтские вампиры (10794)

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

Яндекс.Метрика