У природи своєрідне почуття гумору. Що спільного між зеброю та сперматозоїдами: знають математики

Куди б не подивилися математики, вони, схоже, здатні знайти закономірності в усьому. Навіть у таких, здавалося б, далеких речах як формування смуг у зебри й плавання сперматозоїдів, пише Science Alert.

Під час нового дослідження вчені взяли за основу те, як формуються в організмів смуги та плями. Потім математики проаналізували візерунки, які створюють дзижчать джгутики сперматозоїдів. Зазначимо, що ця робота походить від англійського математика Алана Тюрінга, який запропонував ідею про те, як у природі виникають хвилясті або плямисті візерунки.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Ще 1952 року Тьюїнг відкрив реакційно-дифузійну основу хімічних структур, яка передбачає, що формування біологічного патерну може насправді бути результатом реакції двох молекул, що дифундують у просторі.

У новому дослідженні прикладний математик та інженер з робототехніки з Бристольського університету Гермес Блумфілд-Гаделья продовжив цю роботу. У результаті їм із колегами вдалося показати, що в клітинному світі джгутик використовує шаблон Тюрінга для формування рухів, що приводять у рух хвіст, який штовхає сперму вперед.

Зазначимо, що в сучасному світі вчені вже давно обговорюють моделі Тюрінга, розмірковуючи про те, наскільки вони реалістичні. Як і в будь-якій математичній моделі, вони спрощують складну природу до кількох параметрів. Автори дослідження зазначають, що під час дослідження вони ізолювали основні елементи жгутикового биття в мінімальній моделі й виявили, що динаміка реакції-дифузії добре пояснює спостережувані закономірності руху джгутика.

Простими словами, коливальна динаміка виявилася аналогічною тій, що спостерігається в хімічних системах. Фактично биття джгутика починається з молекулярних двигунів у його основі, а потім створює коливання, які хвилеподібно розхитують його гнучку структуру. Насправді цей процес можна змоделювати за допомогою динаміки реакції-дифузії та ці процеси насправді створюють стрічкові візерунки.

За словами Блумфілд-Гаделья, на перший погляд, дослідження може здатися забавою. Однак автори наполягають, що моделювання механізмів джгутиків сперматозоїдів насправді може мати серйозні наслідки для нашого розуміння їхньої рухливості. А це своєю чергою впливає на фертильність чоловіків. Тому вчені вважають, що виконана ними робота може виявитися вельми корисною.

Раніше Фокус писав про те, що математика має біологічне походження: що з'ясували вчені.