Четверг, 05.02.2026, 06:47 | Приветствую Вас Гость | Подписка на новости сайта
Меню сайта

Темы
Чупакабра [792]
Снежный человек [1137]
Морские чудовища [1077]
Сухопутные твари [930]
Летающие монстры [251]
Подземные твари [61]
Динозавры,мегафауна [1617]
Теория [1261]
Акулы [274]
Бабочки [162]
Грибы [227]
Гусеницы [64]
Дельфины [180]
Ежи [38]
Жуки [115]
Зайцы [34]
Змеи [265]
Кальмары,осьминоги [201]
Киты [298]
Копытные [594]
Кораллы [161]
Кошачьи [830]
Крокодилы [114]
Крысы,мыши [370]
Летучие мыши [176]
Лягушки [212]
Медведи [351]
Медузы,моллюски [228]
Микроорганизмы [636]
Морские звезды [42]
Морские львы,тюлени [154]
Муравьи [263]
Мухи,комары [297]
Насекомые [416]
Обезьяны [711]
Пауки [341]
Пингвины [101]
Псовые [667]
Птицы [1189]
Пчелы [371]
Ракообразные [203]
Растения [655]
Рыбы [922]
Саранча,кузнечики [29]
Слоны [160]
Сурикаты,грызуны [319]
Тараканы [59]
Улитки [78]
Хамелеоны [19]
Черви [221]
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: 2240 | Добавил: Sergo | Рейтинг: 0.0/0


Последние новости

Снежный человек был создан древними биоинженерами (35)

Озон в атмосфере заставил муравьев атаковать сородичей и бросать потомство (20)

Редких куниц запечатлели в Калифорнии после многих лет поисков (19)

Изменения климата помогли кенгуру стать разнообразнее (18)

Моногамия и скудная пища сделали термитов социальными насекомыми (19)

Детеныши зауроподов спасали хищников юрского периода от голодной смерти (21)

Глобальное потепление добавит кислорода морской жизни, а не удушит ее (18)

Злой голос хозяев ухудшил равновесие у собак (18)

Пермского хищника вырвало тремя видами тетрапод (24)

Пестициды ослабили естественную защиту растений (21)

Эсхинантус с короткими широкими цветками не вписался в модель Гранта (20)

Нашли вымершего муравья в коллекции янтаря Гете (74)

Нашли небольшого динозавра, решавшего споры лбом (27)

Микробы-симбионты научились делать инъекции клеткам хозяина (29)

Как сенокосцы отличают своих от чужих (28)

Генетики выяснили, когда появились водомерки (24)

Ежи построили зимовочные гнезда из антропогенного мусора (29)

Городской шум заставил неясытей охотиться вдоль освещенных дорог (50)

Редкий вид многоножек из Флориды впервые размножился в неволе (28)

Лошади унюхали человеческий страх (29)

Крупнейшие живые организмы девонского периода (40)

Канадские горбатые киты стали перенимать тактику охоты у сородичей (31)

Обмен партнерами у белух на Аляске помог в выживании (29)

В Чехии запечатлели редкую лесную кошку, которую считали вымершей (135)

Завезенные деревья и плотность населения помешали птицам размножаться (27)

У коров впервые выявили способность пользоваться инструментами (35)

Тираннозаврам потребовалось 35–40 лет для достижения максимального размера (37)

Язык шмелиной королевы оказался неподходящим для сбора нектара (33)

Диоскорея выдала бульбочки за ягоды ради обмана птиц (28)

Сокращение лесов вынудило комаров больше сосать кровь у людей (69)

Галапагосские морские львы продолжили пить материнское молоко даже после взросления (53)

Тираннозавры взрослели до 40 лет (36)

Тропический овощ обманул птиц поддельными ягодами (38)

Криптозоолог поделился снимком Лох-Несского чудовища (59)

Лох-Несское чудовище заметили пять раз (45)

Гомосексуальное поведение приматов могло быть эволюционной стратегией (57)

Нашли слой древесных бактерий-симбионтов, всасывающих парниковые газы (39)

Одаренные собаки научились новым словам, подслушивая хозяев (39)

Рыбы захватили Мировой океан только благодаря массовому вымиранию (39)

Пигмент рыжих волос спас клетки от химического отравления (35)

Обнаружили у растений систему раннего оповещения о нападении бактерий (38)

Бабочки попили лосиных слез (39)

Суматранских кошек встретили в Таиланде впервые за 29 лет (222)

Кооперативное поведение трутней оказалось зависимо от конкретного гена (38)

Новый вид непентесов с Филиппин уже оказался на грани исчезновения (59)

Палеонтологи удревнили гигантских акул на 15 миллионов лет (52)

Миксины обладают неожиданно сложной системой обоняния (34)

Охота вынудила диких индеек изменить пол будущего потомства в пользу дочерей (65)

Биологи поняли, что закручивает растения при росте (107)

Городские птицы вернули себе дикую форму клюва на время локдауна (63)

Поиск


Популярное

Дикие люди Китая (35108)

Чупакабра напала на жителя Одесской области (24134)

Растения, питающиеся животными, издавна вселяли в сердца людей страх (23627)

Русские монстры: от древности до наших дней (22036)

Атлантическая треска может исчезнуть из-за роста кислотности океана (18238)

Поведение хищников опровергает правила естественного отбора (17701)

В произведениях Говарда Лавкрафта действуют чудовища, живущие под землей (16510)

На дне Марианской впадины обитают чудовища (16474)

Морского червя приняли за инопланетянина (16266)

Загадочный Каспий. Морские монстры, НЛО, русалки (16244)

Откуда вынырнули русалки? (16109)

Славянская мифология. Сказочные существа. Часть 3 (15436)

В Марианской впадине нашли загадочных существ и инопланетных гостей (15230)

Неведомое существо обитает в Приморье (14979)

В Риме гигантские сомы-мутанты пожирают птиц и крыс (14917)

Логово снежного человека обнаружено в США (14580)

10 неожиданно опасных пород собак (13765)

Крылья бабочки помогут создать антибликовое покрытие экранов (13259)

Чупакабра добралась до Воронежской области (13223)

Монстры океанов (13021)

Ровенский селянин поймал двух упитанных «чупакабр» (12792)

Морской змей в Черном море (12211)

Кракен - чудовище из морской бездны (12173)

Распутывая ДНК бигфута (12169)

Когда просыпаются русалки (12112)

Львы дружески трутся друг о друга (12074)

Похороны настоящей… русалки (11867)

Сказки - старшилки про Бабу-Ягу, Кощея Бессмертного и Змея Горыныча (11696)

Крысы умнее, чем Google (11636)

Обнаружено самое уродливое существо на планете (11636)

В китайской гробнице нашли вымершее существо (11594)

Экологи просят защитить карадагское чудовище (11572)

Страшное насекомое замечено в Индии (11536)

Рыба-мутант: что можно найти в водах Севана (11508)

Монстры уходят на глубину (11295)

Мертвого загадочного зверя из США опознали (11244)

Кого боятся белые акулы (11212)

Грибы-монстры - пришельцы из космоса (11201)

Морские дьяволы (10933)

Хайгейтские вампиры (10838)

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

Яндекс.Метрика