Британский математик Алан Тьюринг знаменит прежде всего тем, что в годы Второй мировой войны он нашёл ключ к расшифровке сверхсекретного немецкого кода «Энигма».  На втором месте по известности, пожалуй, стоит тест Тьюринга, позволяющий определить, является ли ваш собеседник человеком или машиной. Однако учёный успел отметиться и в теоретической биологии. В 1952 г., за пару лет до своей трагической гибели, он задался детским вопросом: «Отчего у леопарда пятна на шкуре?».

 Если быть точным, то великого криптографа интересовали закономерности, согласно которым тёмные волоски на шкуре зверя чередуются со светлыми, создавая изысканные узоры. Тьюринг выдвинул гипотезу, что  форма  узора определяется  неравномерным распределением  неких химических веществ, которые он назвал морфогенами.  Одно из них стимулирует продуцирование меланина (тёмного красителя) пигментными клетками, другое – его подавляет.  При этом они реагируют друг с другом и диффундируют в клетки.  Если скорость диффузии разная, то при определённых условиях  могут возникать островки с высокой концентрацией стимулирующего морфогена, в окружении клеток с низкой концентрацией.  Тьюринг определил возможные закономерности такого распределения, и показал, что им соответствуют не только пятна на шкурах хищников семейства кошачьих, но и узоры некоторых тропических рыб.

За истекшие более чем полстолетия наука не слишком далеко продвинулась в данном вопросе. Биологам до сих пор толком не известно, что из себя представляют морфогены, и существуют ли они вообще, но структуры Тьюринга в окраске ряда животных безусловно прослеживаются. 

В этом году группа сотрудников Московского государственного университета им. Ломоносова и Института белка РАН (Пущино) опубликовали в научном журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) результаты своих исследований наноструктур на поверхности фасеточных глаз насекомых. Руководителем научного проекта был профессор Владимир Катанаев.

 Ранее было установлено, что поверхность фасеток, простых глазков, из которых состоит сложный глаз насекомых, покрыта очень мелкими трёхмерными образованиями – бугорками, «ниппелями», лабиринтообразными узорами. На сегодняшний день учёные выделяют 30 различных отрядов насекомых. Российские биологи подошли к вопросу масштабно и проанализировали поверхности глаз представителей 23 отрядов. Они применили метод атомно-силовой микроскопии, при котором поверхность исследуемого объекта сканируется тончайшим зондом-иголкой (кантилевером). Удалось выделить четыре основных типа узоров и ряд переходных.  Исследователей несколько удивило, что они, по-видимому, никак не коррелируют с положением насекомого на эволюционном древе. Но самое интересное – распределение  узоров на поверхности фасетки полностью соответствует модели, предложенной Аланом Тьюрингом.  Во всех 23 изученных на этот предмет отрядах членистоногих. До сих пор биологам были известны лишь отдельные доказанные примеры работы этой модели.

 

 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.

Новости о науке, технике, вооружении и технологиях.

Подпишитесь и будете получать свежий дайджест лучших статей за неделю!