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

Čeští vědci na Nové Guinei objevili nový druh jeskynního raka

Čeští vědci na Nové Guinei...

Rak nažloutlý (Cherax acherontis) je prvním nalezeným jeskynním rakem žijícím mimo...
Ústecká zoo hlásí teraristický úspěch

Ústecká zoo hlásí teraristický...

V Zoo Ústí nad Labem se podařil odchov celoevropského významu! Úspěšným...
Orangutani objevili lék na bolavé končetiny

Orangutani objevili lék na bolavé...

Jakkoliv zní titulek zvláštně, je tomu skutečně tak. Prestižní odborný časopis...
Medvědi na Kavkazu odmítají spát

Medvědi na Kavkazu odmítají spát

V lednu by už měl každý slušně vychovaný medvěd spát jak pověstný dudek. V...
Divocí koně z Milovic ochrání rezervace ve východních Čechách

Divocí koně z Milovic ochrání...

Není tajemstvím, že se ve středočeských Milovicích nacházejí divocí koně. Navíc...
Počet horských goril ve Rwandě roste

Počet horských goril ve Rwandě...

Gorila horská (Gorilla beringei beringei) patří mezi nejohroženější druhy...
Vymřou karety obrovské po přeslici?

Vymřou karety obrovské po přeslici?

Australští oceánologové studovali dvě populace karety obrovské (Chelonia mydas)...
Jedovatá ryba se šíří Středozemím

Jedovatá ryba se šíří Středozemím

Na první pohled zaujme svým pozoruhodným zbarvením, kdy stříbrné a modrošedé odstíny...
Britská válečná hysterie stála život statisíce zvířat

Britská válečná hysterie stála...

Že slova jako holocaust či genocida nemusí být výhradně záležitostí...
Číňané budou vyrábět papírové kapesníky z pandího trusu

Číňané budou vyrábět papírové...

Panda velká (Ailuropoda melanoleuca) žijící v hornatých oblastech centrální...

Nenechte si ujít další zajímavé články

Věčná záhada vědy: Jak funguje mozek?

Věčná záhada vědy: Jak funguje...

Buněčná biologie, psychologie, kybernetika, filozofie, všechny tyto obory mimo...
Kostel v Malawi: Když jdou amatéři do akce

Kostel v Malawi: Když jdou...

Jak se stavěla první trvalá křesťanská stavba mezi Nilem a Zambezi?...
Byl astrolog Rudolfa II. „císařův ďábelský našeptávač“?

Byl astrolog Rudolfa II. „císařův...

Studium oblohy a jejího vlivu na člověka je vášní císaře Rudolfa II....
Ázerbájdžán: Lesk a sláva ropného Disneylandu

Ázerbájdžán: Lesk a sláva...

Černou krev dinosaurů, ekonomiky a země začne těžit zdejší otec národa....
Legendy motorismu: Nejstarší automobilky světa

Legendy motorismu: Nejstarší...

Některé z nich původně vyráběly šicí stroje, jiné...
VIDEO: Takhle objímají zvířata!

VIDEO: Takhle objímají zvířata!

Lidské obejmutí je možná jedním z nejdůležitějších...
Nenáviděná královna: Přispěla k občanské válce v Anglii?

Nenáviděná královna: Přispěla k...

Vraždou to začalo, vraždou to skončí… Po svatbě v roce 1625 nedokáže původem...
Krvavý kult leopardích mužů: Postrach Afriky!

Krvavý kult leopardích mužů:...

Mladá dívka kráčí pralesem. Zaslechne podezřelý šelest. Vyplašeně se rozhlíží,...
Koloseum: Vražedná aréna gladiátorů i velkolepé divadlo

Koloseum: Vražedná aréna...

Tato fenomenální stavba patří mezi hlavní symbol Říma i celé Itálie. Sloužila...
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

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