Objevné rovnice! Jak vznikají skvrny na levhartí kůži?

Princip utváření složitých obrazců u dospělých levhartů a jaguárů je pro vědce záhadou už dlouhá staletí. Problém se možná nakonec podařilo rozlousknout až letos v létě matematikům z tchajwanské Národní univerzity Chung-Hsing v Taichungu.Princip utváření složitých obrazců u dospělých levhartů a jaguárů je pro vědce záhadou už dlouhá staletí. Problém se možná nakonec podařilo rozlousknout až letos v létě matematikům z tchajwanské Národní univerzity Chung-Hsing v Taichungu.

Na první pohled by se mohlo zdát, že výrazná kresba většiny velkých kočkovitých šelem musí zvíře spíše prozradit, než skrýt před zraky potenciální kořisti. Nicméně vše se změní ve chvíli, kdy se kočka začne pohybovat. Tmavý vzor na světlém podkladě za pohybu vytvoří zcela nevýraznou nahnědlou šmouhu, která dokonale splývá s okolním porostem.

Zoology trápil princip vzniku skvrn už dlouhá léta, nicméně na jedné skutečnosti se dokázali shodnout vcelku snadno. Původně se jednalo jen o jednoduché tečky, které se do dalších obrazců vyvinuly v průběhu evoluce nových druhů. Stejně tak se tento vývoj do jisté míry opakuje i v průběhu života každého jedince. Koťata většinou mívají na kožichu pouze základní skvrny, které se s přibývajícím věkem výrazně mění.

Rovnice pro zvířecí kožich

V roce 1952 se objevila první teorie o vzniku barevných obrazců na kůži některých zvířat. Přišel s ní britský matematik Alan Turing, který vycházel ze vzájemného působení dvou látek (tvz. morfogenů) odpovídajících za tmavou barvu vzoru a za světlou barvu podkladu. Výsledek jejich činnosti je určen rychlostí, jakou se obě látky šíří kůží, a chováním při jejich vzájemném kontaktu.  Mohou se i přímo ovlivňovat, například při dosažení určité koncentrace jedné látky se spustí či zablokuje produkce druhé. Jiný výsledek za sebou zanechá přátelské překrytí doprovázené pouhým zpomalením další cesty, jiné nesnášenlivé odpuzování.
Turing svou hypotézu nazval „reakčně difúzní rovnicí“ a za pomoci doplňování různých hodnot pro rychlost šíření a vzorců interakcí dvou morfogenů dokázal sestavit modely pro řadu zvířecích šablon.

Dva kroky k cíli

„Problém nastává ve chvíli, kdy se podobný model pokusíme sestavit i pro složité dvorce v srsti velkých kočkovitých šelem,“ říká Sy-Sang Liaw z Národní univerzity Chung-Hsing v Taichungu. Například u levhartů mají mláďata v kožichu jednoduché skvrny, dospělí jedinci nosí vzor z rozlámaných rozet (ornamentálních motivů ve tvaru růžice). Jaguáři vyznávají ještě o něco složitější módu. Jejich skvrny se skládají do pravidelných velkých mnohoúhelníků  s tmavou tečkou uprostřed.
Fyzikové se snažili k takovým obrazcům dospět za pomoci Turignových rovnic, ale jednoduše žádná kombinace vztahů dvou morfogenů nevedla k cíli. Jedna zákonitost, která by dokázala „namalovat“ nepravidelné cákance u koťat a s přibývajícím věkem je přestavět na kruhy či mnohoúhelníky, zkrátka neexistuje. Tým Sy-Sang Liawa tedy musel přistoupit na nová pravidla. Tečky se vyrábějí podle jedné rovnice, v průběhu dospívání se morfogeny přepnou a začne platit nová rovnice. Než vědci našli funkční dvoufázové řešení, uplynul téměř celý rok.

Jaguáří experti

„Nejtvrdším oříškem pro nás byl vzor pro jaguáří kůži,“ tvrdí Liaw. „Všichni před námi se snažili její šablonu sestavit za pomoci jediné rovnice, proto nemohli nikdy uspět.“ Tchajwancům se nakonec povedl i jaguár.
Přestože se však teoretický model podařilo stanovit pro všechny vzory kočkovitých šelem, o vlastnostech morfogenů a jejich fyzickém chování se zatím neví téměř nic. Nikdo tedy zatím nemůže s jistotou říci, jak to u koček ve skutečnosti vlastně funguje. Nový přístup sice odhalil možný matematický princip, nicméně ještě více ztížil práci biochemikům hledajícím skutečné látky, jež by mohly označit za morfogeny.

Pokud by totiž skvrny vznikaly dvoufázově, musí vědci kromě morfogenů začít hledat také onen „přepínač“ pro dospělou fázi. Z matematického hlediska se jako první nabízí určitá hranice velikosti povrchu, po kterém se morfogeny šíří, biologové zase pokukují po pohlavních a růstových hormonech. Ale všechno může být pochopitelně i úplně jinak.

Kabát pro velké kočky

Gepard – koťata i dospělí mají drobné plné oválné skvrny, které se na konci ocasu spojují v několik příčných pruhů
Irbis – koťata mají jednoduché tečky, dospělí na hlavě a končetinách plné oválné skvrny, na zbytku těla podlouhlé kruhy se světlejším středem

Jaguár – koťata mají jednoduché tečky, dospělí na hlavě a končetinách plné oválné skvrny, na zbytku těla se skládají po třech až pěti do velkých rozet se světlejším středem a tečkou uprostřed
Lev – koťata mají výraznou kresbu kruhových skvrn v tmavší barvě než podkladové, zatímco dospělí lvi bývají zcela bez kresby

Levhart – koťata mají jednoduché tečky, dospělí na hlavě a končetinách plné oválné skvrny, na zbytku těla se skládají po třech až pěti do rozet se světlejším středem
Tygr – u koťat i dospělých šelem se skvrny slévají ve vertikální pruhy, přičemž na čenichu zůstávají tečky v pruzích oddělené

Publikováno:
Další články autora
Právě v prodeji
Tip redakce

Související články

Drony budou hlídat žraloky

Drony budou hlídat žraloky

Cílem Austrálie je nasadit drony, které budou vybavené kamerami, které se...
Hroší stádo je opět kompletní

Hroší stádo je opět kompletní

Do ZOO Dvůr Králové přibyl hroší samec ze stuttgartské Zoo, jmenuje se...
I akvarijní rybičky mají osobnost

I akvarijní rybičky mají osobnost

Akvarijní rybičky mají pověst nechytrých živočichů, kteří pouze plavou v akváriu z...
Roztomilé surikaty se vzájemně vraždí

Roztomilé surikaty se vzájemně...

Výzkum ze španělské univerzity v Granadě zkoumal propojení násilného...
Jakým způsobem psi vnímají zemské magnetické pole?

Jakým způsobem psi vnímají zemské...

Netradiční předmět výzkumu zvolili badatelé z České zemědělské...
Raci hlídají kvalitu piva

Raci hlídají kvalitu piva

Je to až s podivem, ale tým vědců z Jihočeské univerzity začal v rámci...
Vědci zkoumali, jak přežívají plži v trávicím traktu ptáků

Vědci zkoumali, jak přežívají plži v...

Jeden ryze český výzkum ukázal, že se ptáky nechávají v trávicím traktu...
Dvorská zoo spálí zásoby rohoviny z nosorožců

Dvorská zoo spálí zásoby rohoviny...

ZOO Dvůr Králové po třech letech znovu spálí svoje zásoby rohoviny z nosorožců. Tímto...
Masakr dravých ptáků na Olomoucku

Masakr dravých ptáků na Olomoucku

Na Olomoucku u obce Kojetín došlo tento týden k brutálnímu zmasakrování zákonem...
Stane se Lipno znovu rájem dravých candátů?

Stane se Lipno znovu rájem dravých...

Českobudějovičtí hydrobiologové opakují rozsáhlý průzkum rybí obsádky...

Nenechte si ujít další zajímavé články

První moderní genocida: Víte, kdy k ní došlo?

První moderní genocida: Víte, kdy...

Osmanská říše bývala silným hráčem na evropském poli. V druhé polovině 19....
Johann Gregor Mendel: Málem zapomenutý génius!

Johann Gregor Mendel: Málem...

Genetika je v současnosti uznávanou vědou, bez které se biologové či lékaři...
Blíží se den, kdy dojde… ROPA?

Blíží se den, kdy dojde… ROPA?

Říká se jí výměšek ďáblův – el excremento del diablo. Taky se jí...
Konspirace: Potopil se Titanic kvůli pojistnému podvodu?

Konspirace: Potopil se Titanic...

Tragédie Titaniku je jedna z nejznámějších lodních katastrof. Dodnes je...
Beethovenova Eliška: Je slavné dílo plodem zakázané lásky?

Beethovenova Eliška: Je slavné dílo...

Německý hudební génius Ludwig van Beethoven sedí u klavíru. Opakovaně do jeho kláves...
Šílená výzva na Facebooku: 1000 lajků, nebo pustím dítě z okna!

Šílená výzva na Facebooku: 1000...

Drží rok a půl staré dítě v okně bytu v 15. patře věžáku. Pod ním se...
Co jste určitě nevěděli: Největší tajemství Karlštejna!

Co jste určitě nevěděli: Největší...

Karlštejn. Český skvost tyčící se nad Berounkou. Hrad, který byl pokladnicí...
Sodíkové baterie: Budoucnost energie?

Sodíkové baterie: Budoucnost...

Shromažďování energie je v současnosti jedno z největších vědeckých témat. Klíčové...
Proč Stalina pohřbili tajně u zdi? Odpověď vás překvapí!

Proč Stalina pohřbili tajně u zdi?...

I dnes se najde v Rusku spousta lidí, kteří vám budou tvrdit, že Stalin...
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

V našem profesionálně sestaveném testu ihned zjistíte přesné výsledky a obdržíte certifikát.