[ad_1]
قم بالتسجيل للحصول على ملخص كامل لأفضل الآراء لهذا الأسبوع في رسائل البريد الإلكتروني الخاصة بـ Voices Dispatches. اشترك في النشرة الإخبارية الأسبوعية المجانية الخاصة بـ Voices
الطبيعة مليئة بالعديد من الحيوانات المنقوشة، بدءًا من الخطوط الموجودة على الحمير الوحشية، والبقع الموجودة على الفهود، وحتى التفاصيل المعقدة على الكائنات البحرية.
لقد درس الباحثون لفترة طويلة التفسير البيولوجي وراء هذه العجائب الطبيعية، مثل التمويه والبقاء على قيد الحياة، ولكن السبب الرياضي لكيفية تشكلها ظل محيرا.
في عام 1952، نشر عالم الرياضيات آلان تورينج ورقة بحثية تحتوي على معادلات يمكن أن تشرح كيف حصلت الحيوانات على بقعها وخطوطها.
وقال السيد تورينج إن العوامل الكيميائية تم إنتاجها عندما كانت أنسجتها في طور النمو؛ سوف تتفاعل المواد الكيميائية وتشكل البقع. وكانت نظرية رد الفعل والانتشار هذه هي ما اقترحه ليكون الحدوث الطبيعي للأنماط.
ومع ذلك، يعتقد المهندسون في جامعة كولورادو بولدر أن نظرية الانتشار لا تشرح كيف يمكن إنتاج أنماط حادة، حيث يصف اقتراح تورينج نوعًا أكثر غموضًا من الأنماط التي يتم تشكيلها.
ويشبه بيان صحفي للدراسة هذا الأمر عندما يتم سكب الحليب في القهوة؛ فهو ينتشر وينطلق في اتجاهات مختلفة، مما يخلق نمطًا غامضًا وغير محدد.
يستخدمون سمكة الصندوق كمثال؛ نمطه معقد ويتكون من نقطة أرجوانية محاطة باللون الأرجواني الغامق ومخطط سداسي أصفر مزخرف.
وهم يعتقدون أن تفسير السيد تورينج لا يتطابق مع كيفية تشكيل هذا النمط المتقن.
تشير دراسة جديدة أجراها مهندسو جامعة كاليفورنيا بولدر في مجلة Science Advances إلى أن آلية تسمى الرحلان الانتشاري قد تكون السبب وراء الأنماط الحادة والمفصلة الموجودة حتى في أكثر الحيوانات تعقيدًا.
تصف عملية الرحلان الانتشاري كيف يتحرك الجزيء عبر السائل وكيف يتغير ذلك استجابةً لاختلافات تدرج التركيز؛ بمعنى آخر، هذه هي الطريقة التي يتم بها رفع الأوساخ من الغسيل عند غسله.
ويشير بنجامين أليسيو وأنكور جوبتا، الباحثان في الدراسة، إلى أن حركة الجزيئات أثناء عملية الرحلان الانتشاري تتبع دائمًا طريقًا واضحًا، والذي بدوره ينتج أنماطًا ذات خطوط عريضة حادة.
الأعلى: ذكر سمكة البقس المزخرفة (aracana ornata). أسفل اليسار: لقطة مقربة للنمط السداسي الطبيعي لسمكة البقس. الوسط السفلي: محاكاة نمط الأسماك بناءً على نظرية تورينج لرد الفعل والانتشار. أسفل اليمين: نمط يعتمد على الرحلان الانتشاري لمهندس CU Boulder
(حوض بيرش المائي/معهد سكريبس لعلوم المحيطات)
ويفترض الباحثون أنه عندما تتحرك الجزيئات، فإنها تترك وراءها أثرًا من الصبغة، مما يشكل بقعًا وخطوطًا.
أجرى المهندسون سلسلة من عمليات المحاكاة الحاسوبية باستخدام معادلات لتقليد النمط الأرجواني على جلد سمكة الصندوق، إحداهما بفرضيتهم والأخرى بنظرية السيد تورينج.
أنتجت معادلات السيد تورينج صورة لنقاط أرجوانية ضبابية ذات مخطط خافت، في حين جاءت مجموعتها بصورة مشابهة للنمط السداسي المشرق والمحدد بشكل حاد على الأسماك.
وبينما استخدم العلماء نظرية تورينج في البحث عن أنماط بيولوجية أخرى، مثل وضع بصيلات الشعر، يأمل غوبتا أن تؤدي اكتشافاتهم إلى تعزيز فهم الأنماط في الطبيعة.
وقال السيد غوبتا في البيان الصحفي: “تؤكد النتائج التي توصلنا إليها أن عملية الرحلان الانتشاري ربما لم تحظى بالتقدير الكافي في مجال تكوين الأنماط.
“لا يتمتع هذا العمل بإمكانية تطبيقه في مجالات الهندسة وعلوم المواد فحسب، بل يفتح أيضًا الفرصة لدراسة دور الرحلان الانتشاري في العمليات البيولوجية، مثل تكوين الجنين وتكوين الورم.”
تحدث جيريمي جرين، أستاذ علم الأحياء التنموي في كلية كينجز كوليدج لندن، أيضًا إلى المنفذ ليقول إن النظرية الجديدة من المحتمل أن تؤثر على التجريب في المستقبل، ولكن لا تزال هناك ثغرات في نظرية تورينج يتعين استكشافها.
وقال غرين، الذي لم يشارك في الدراسة، لشبكة CNN: “الخلايا لزجة للغاية ومن غير المرجح أن تتحرك عن طريق الرحلان الانتشاري”.
“إن تحرك الخلايا لشحذ نمط تورينج ليس فكرة جديدة، ويمكن أن يحدث ليس فقط عن طريق الانجذاب الكيميائي (الهجرة النشطة للخلايا) ولكن أيضًا عن طريق آليات أخرى.”
ونقل السيد غوبتا لشبكة CNN أنهم لا يزعمون أن عملية الانتشار هي الآلية الوحيدة التي يجب أخذها في الاعتبار “ولكنها موجودة ولم يتم تقديرها بشكل كافٍ”.
[ad_2]
المصدر