Математик из Университета Кардиффа пролил новый свет на давнюю загадку того, как у рыбок данио образуются характерные полосатые узоры на коже.
В новом исследовании доктор Томас Вулли смоделировал сложный процесс, при котором пигментированные клетки кожи рыбок данио участвуют в игре в кошки-мышки, когда они гоняются за каждой на ранних стадиях развития, прежде чем отдохнуть, чтобы создать окончательный образец.
Доктор Вулли обнаружил, что ключевым фактором являются углы, под которыми клетки следуют друг за другом, и эти углы могут определить, появляются ли у рыбок данио характерные полосы, прерывистые полосы, узоры в горошек или иногда вообще нет узора..
Выводы были представлены в журнале Physical Review E.
Вместо того, чтобы иметь шаблон, укоренившийся в их генетическом коде, рыбки данио начинают свою жизнь как прозрачные эмбрионы, прежде чем со временем у них появятся знаковые шаблоны, когда они вырастут во взрослых особей. Как это часто бывает в природе, существует множество возможных мутаций, и это может определять характер развития рыбок данио.
Несколько исследователей изучили, как и почему формируются эти узоры, и пришли к выводу, что это результат взаимодействия трех типов пигментных клеток друг с другом. В частности, черные пигментные клетки (меланофоры), желтые пигментные клетки (ксантофоры) и серебристые пигментные клетки (иридофоры) преследуют друг друга, пока не будет достигнут окончательный рисунок.
По мере того, как разыгрываются сотни таких погонь, желтые клетки в конце концов подталкивают черные клетки к позиции, формирующей отчетливый узор.
Доктор Вулли из Школы математики Университета Кардиффа сказал: «Экспериментаторы продемонстрировали, что когда эти два типа клеток помещаются в чашку Петри, они гоняются друг за другом, как пакман, преследующий призраков., Однако вместо того, чтобы гоняться друг за другом по прямой линии, они, кажется, гоняются друг за другом по спирали.
"Мое новое исследование показало, что угол, под которым клетки следуют друг за другом, имеет решающее значение для определения окончательного рисунка, который мы наблюдаем у разных видов рыбок данио".
В своем исследовании д-р Вулли провел ряд компьютерных симуляций, которые позволили получить широкое представление о том, как клетки двигаются и взаимодействуют, когда рыбке данио всего несколько недель. Затем спонтанно генерировались различные шаблоны в зависимости от правил погони.
Экспериментируя с различными углами погони в своих симуляциях, доктор Вулли смог успешно воссоздать различные модели поведения рыбок данио.