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

I strnadi mají nářečí.

I strnadi mají nářečí.

Vědci z Univerzity Karlovy, Akademie věd a České společnosti ornitologické právě...
Přátelské soužití s netopýry: Nizozemské město kvůli nim zavedlo červené osvětlení

Přátelské soužití s netopýry:...

Nizozemské město Zuidhoek-Nieuwkoop bychom mohli jen stěží kritizovat za nedostatečné...
Rozzuří býka výhradně rudá barva? Pouhý mýtus!

Rozzuří býka výhradně rudá barva?...

„Zapůsobilo ta na něj jako rudý hadr na býka,” říkávají lidé s oblibou,...
Hroši ve dvorském safari parku si užívají letní teploty

Hroši ve dvorském safari parku si...

Teplé červnové počasí tráví hroši ve dvorském safari parku svou oblíbenou...
Co mají schránky ramenonožců společného s klimatickými změnami a letectvím?

Co mají schránky ramenonožců...

Světové oceány jsou místem, kde život vzniká. V uplynulých 500 milionech se...
Světové hvězdy na výstavě v Safari Parku Dvůr Králové vyzývají k omezení obchodu s ohroženými druhy

Světové hvězdy na výstavě v Safari Parku...

V rámci kampaně OSN s názvem Wild for Life upozorňují na problematiku...
Velká výstava bezobratlých v Botanické zahradě Přírodovědecké fakulty UK

Velká výstava bezobratlých v...

Botanická zahrada PřF UK v Praze ožije v první polovině června nejrůznější “havětí”....
Smrt rukou člověka: Velemlok čínský je na pokraji vyhubení

Smrt rukou člověka: Velemlok...

Velemlok čínský (Andrias davidianus) je největším mlokem na světě, dosahujícím...
Příběh zubrů v loveckém zámku Ohrada

Příběh zubrů v loveckém zámku...

Věděli jste, že v roce 1923 na světě zbylo pouze 53 zubrů? Příběh zubra,...
Vlci obsazují další české oblasti

Vlci obsazují další české oblasti

Doby, kdy vlci byli v naší přírodě vzácností, jsou – alespoň...

Nenechte si ujít další zajímavé články

Daniel Swarovski: Umělé diamanty stvořil rodák z Čech!

Daniel Swarovski: Umělé diamanty...

Z pokoje se ozývá vrzání smyčce na houslových strunách. Daniel zase trpělivě cvičí...
Jak dopadl velký závod o dobytí jižního pólu?

Jak dopadl velký závod o dobytí...

Jeden se utápěl v dluzích a toužil po slávě, druhý bažil po odborném...
VIDEO: Pět míst, kde se raději nikdy nekoupejte

VIDEO: Pět míst, kde se raději...

Zde samozřejmě nemáme na mysli místa v oceánu s vysokým výskytem...
Slavná Bastila: Známý žalář poskytoval prominentním vězňům apartmá

Slavná Bastila: Známý žalář...

Napětí jako před bouří ovládá v létě Paříž. Dne 14. července roku 1789 lidé vyrazí do...
Kde se nachází nejstarší strom v Evropě?

Kde se nachází nejstarší strom v...

Nástup Renesance i její pád, bezpočet válek sporů a změn. To vše a...
Pekingské krveprolití aneb masakr u Brány nebeského klidu

Pekingské krveprolití aneb masakr...

Na počátku měla být tryzna. Avšak ta se poté proměnila v masakr,...
Tajemství Eiffelovy věže: Skrývá apartmán svého konstruktéra!

Tajemství Eiffelovy věže: Skrývá...

Už více než jedno století dominuje Paříži jedinečná věž. Zdárně přečká dvě...
Vznikly mariánskolázeňské oplatky z hostií?

Vznikly mariánskolázeňské oplatky...

V premonstrátském klášteře v severočeské Teplé se koná slavnost. Jenže právě došly...
Stanislava Leszczynská: Ta, která se postavila Mengelemu!

Stanislava Leszczynská: Ta,...

Učebnice jsou plné válečných hrdinů, kteří zabili stovky lidí. Ve válce však...
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

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