Российские биологи разглядели наследство тьюринга в глазах насекомых

Русские биологи поняли, что микроструктура роговицы у нескольких отрядов насекомых была совпадающей с математической моделью, обрисовывающей сотрудничество двух жидкостей, смешивающихся между собой. Подобные структуры в первый раз были обрисованы известным английским математиком Аланом Тьюрингом в 1952 году в рамках его двухкомпонентной реакционно-диффузной модели. Изучение размещено в издании Proceedings of the National Academy of Sciences.

Структуры роговицы у разных отрядов насекомых: бабочек, двукрылых, скорпионовых мух, большекрылых, полужесткокрылых (два снимка), сеноедов, щетинохвосток, верблюдок, сетчатокрылых, прямокрылых и стрекоз (слева направо, сверху вниз).Изображение: Artem Blagodatski et al. / PNAS, 2015

Авторы работы изучили строение роговицы у 23 разных отрядов насекомых, а также у бабочек, веснянок, жуков, тараканов и блох. Начальной целью работы было определение структуры антиотражающих покрытий на глазах. Органы зрения изучались посредством атомно-силового микроскопа — методом «ощупывания» глаза посредством весьма узкой иглы.

Это разрешило взять изображения структур с разрешением в единицы нанометров.

Сравнив строение роговицы у представителей различных отрядов биологи узнали, что различные типы структур — параллельные бороздки, упорядоченные лунки и бугорки видятся одинаково довольно часто независимо от положения на филогенетическом древе. Второй увлекательной находкой стало совпадение формы этих узоров со структурами, предсказанными одной из математических моделей Алана Тьюринга. Эта модель обрисовывает перемещение двух жидкостей, химически взаимодействующих между собой.

Сравнение результатов и сканов моделирования. Изображение: Artem Blagodatski et al. / PNAS, 2015

Такое наблюдение говорит о механизме образования наноструктур на роговице глаз насекомых. Это первый пример того, как модель Тьюринга трудится в наномасштабе у живых объектов. Принципиально важно подчернуть, что замечаемые структуры видятся не только у насекомых, но и у пауков, скорпионов.

По всей видимости, «тьюринговские структуры» свойственны для всего типа членистоногих.

Структура роговицы у разных членистоногих, в частности C — паук. Изображение: Artem Blagodatski et al. / PNAS, 2015

Вместе с публикацией реакционно-диффузионной модели Алан Тьюринг выпустил статью «Химические базы морфогенеза», в которой высказал предположение, что каждые неоднородности в живом мире (полосы, спирали, пятна) смогут появляться из некоторых однородных состояний. Предложенная математиком реакционно-диффузионная модель морфогенеза послужила главной моделью в теоретической биологии. В частности, существует последовательность работ, предполагающих, что особенности окраски разных видов смогут быть связаны как раз с этими процессами.

Распределение типов наноструктур в разных отрядах Изображение: Artem Blagodatski et al. / PNAS, 2015

Создатель: Владимир Королёв

Случайные записи:

• В казани пройдет выставка «нанотехнологии. казань-2011»
• Новая наночастица позволяет отслеживать высвобождение химиопрепарата в режиме реального времени

ПЗ (биологи)

Похожие статьи, которые вам понравятся:

• У одноклеточного хищника нашли «глаз»

  Светочувствительные структуры некоторых одноклеточных морских организмов очень сильно напоминают глаза многоклеточных животных. Глаз по праву именуют…

• Российские биологи привлекли внимание к нейростимулятору для мозга: а так можно было?

  На краудфандинговом портале Boomstarter на данный момент удачно проходит кампания по сбору средств на нейростимулятор Brainstorm разработки биолога из…

• Иллюзия на краю глаза

  В большинстве случаев невнимательно мы видим то же, что и перед собой. В опубликованной сравнительно не так давно статье в Psychological Science…

• Современные российские роботы

  Мы довольно часто наблюдаем разные фантастические фильмы либо читаем книги о приключениях в далеких галактиках, но такое будущее уже прейдет скоро. В…