Dlaczego tygrys ma paski? Odpowiedź tkwi w matematyce

Dlaczego zamiast jednolitego umaszczenia tygrysy mają paski? Występowanie pasów u tych kotów jest o tyle intrygujące, że są one równomiernie rozmieszczone oraz prostopadle do grzbietu. Naukowcy próbują zrozumieć tę tajemnicę od lat 50-tych, a teraz opracowali model do identyfikacji, co kontroluje powstawanie pasków u żywych stworzeń.

Alan Turing był pierwszym z naukowców, który zasugerował, że pasiaste wzory mogą powstawać na skutek pary morfo genów, które działają razem jako aktywator i inhibitor – substancje, które przyspieszają lub spowalniają działania czynnika, w tym wypadku pigmentu.

Pasy są zaskakująco łatwe do modelowania matematycznego, tworzą się, gdy zmieszane substancje kreują fale niskiego, lub wysokiego natężenia pigmentu lub odpowiedniego typu komórek. Model jednak nie wyjaśniał, dlaczego paski są zorientowane w konkretnym kierunku.

Za rozwiązanie dalszej części układanki zabrał się Tom Hiscock, doktorant w Harvard Medical School. W czasie swojego badania naukowiec chciał odpowiedzieć na pytania, dlaczego u kotów paski orientują się prostopadle do ciała, a w przypadku ryb pręgowatych – horyzontalnie.

W swoim badaniu stworzył model, który badał 3 czynniki i ich wzajemny wpływ na kształtowanie się pasków – parametr produkcji substancji, która wzmacnia zagęszczenie pasów; parametr natężenia substancji, które wpływają na ich formowanie się oraz fizyczne zmiany, które przyczyniają się do mechanicznych zmian kierunków molekuł i komórek generujących paski.

Model opiera się na prostym równaniu matematycznym, które było używane również przez innych badaczy do zbadania formowania się pasków. Opiera się ono na pomyśle, że lokalne wzory zostaną powtórzone na większej przestrzeni – na skórze lub futrze.

„Przy pomocy tego prostego równania matematycznego możemy opisać, co się dzieje w trakcie formowania się pasków, ale nie uważam, abyśmy dowiadywali się chociaż sedna szczegółu, na temat komórkowego lub molekularnego formowania się pasków” skomentował autor badań.

Jednym z zaskakujących wniosków, jest fakt, że wystarczy bardzo niewielka zmiana, aby zmienić paski z poziomych na pionowe. Mimo iż teoria wyjaśnia, w jaki sposób matematycznie dochodzi do projektowania umaszczenia na futrze zwierzęcia, Hiscock nie wyjaśnił na razie, w jaki sposób matematyczny model przekłada się na chemiczną aktywność u organizmów żywych.

„Wydaje mi się jednak, że nie potrwa to długo, zanim zdobędziemy narzędzia do ustalenia, jak model przekłada się na żywe organizmy”.