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

Tučňák velký jako člověk

Tučňák velký jako člověk

Dle nedávno zveřejněného výzkumu žil v období paleocénu na Novém Zélandu...
Noční savci zblízka

Noční savci zblízka

Během srpna a září mohou lidé na více než 50 místech po celé České republice...
Studie Kalifornské univerzity: Proč kočky žerou trávu?

Studie Kalifornské univerzity: Proč...

Američtí vědci z Kalifornské univerzity nahlédli mezi stovky majitelů koček,...
Jed proti hrabošům se zatím plošně aktivovat nebude

Jed proti hrabošům se zatím...

Ministerstvo zemědělství po kritice odborníků, veřejnosti a Ministerstva životního...
Pozůstatky největšího papouška nalezli na Novém Zélandu

Pozůstatky největšího papouška...

Zřejmě největší druh papouška v historii objevili australští paleontologové....
Další rána pro mizejícího sýčka

Další rána pro mizejícího sýčka

Kriticky ohrožený sýček obecný letos významně posílil populaci díky velkému množství...
Myší samci kmene Prague Wild D postrádají gen, který ovlivňuje spermie. Přesto jsou plodní…

Myší samci kmene Prague Wild D...

Samci myší tohoto kmene, který je odvozen od českých divokých myší poddruhu myš...
V Oceánii došlo k „adopci“ elektry delfínem skákavým

V Oceánii došlo k „adopci“...

Vskutku dojemný pohled se před několika dny naskytl vědcům během výzkumu ve vodách...
Čeští vědci mají podíl na přečtení genomu varana komodského

Čeští vědci mají podíl na...

Mezinárodní tým včetně odborníků z Přírodovědecké fakulty Univerzity...
Nové sčítání tygrů v Indii ukázalo, že se jejich počty za deset let zdvojnásobily

Nové sčítání tygrů v Indii ukázalo,...

Během uplynulých čtyř let došlo v Indii k značnému nárůstu populace tygrů,...

Nenechte si ujít další zajímavé články

Nacisté a bolševici si dělí Evropu: 80 let od uzavření paktu Molotov-Ribentrop

Nacisté a bolševici si dělí...

Jsou dvě hodiny ráno a sovětský a německý šéf diplomacie stvrzují podpisy...
Otto Skorzeny: Hitlerův James Bond

Otto Skorzeny: Hitlerův James Bond

Říkali o něm, že je nejnebezpečnějším mužem Evropy. Tak trochu vůdcův...
Nejbohatší muž planety: Jak likvidoval John Davidson Rockefeller konkurenci?

Nejbohatší muž planety: Jak...

„Chci vydělat 100 000 dolarů a žít do 100 let,“ prohlašuje sebevědomě malý...
Proč zavraždili Julia Caesara?

Proč zavraždili Julia Caesara?

Pro někoho diktátor a tyran, pro druhé člověk, který změnil evropské i celosvětové...
Potopené ponorky rozebírají sběrači kovů. Ničí tak hroby padlých vojáků

Potopené ponorky rozebírají sběrači...

Více než stovka ponorek z doby Druhé světové války leží na dně...
Berlínský dobytčí trh přejmenovali na počest ruského cara

Berlínský dobytčí trh přejmenovali...

Už od středověku se tu nachází rušný dobytčí trh, na kterém si po dlouhá staletí...
Ferdinand I. Habsburský dráždil stavy nejen daněmi

Ferdinand I. Habsburský dráždil...

Rakouský arcivévoda Ferdinand se může radovat. Volbou z 23. října 1526 mu...
Potopené město Thonis potápěči prohledávají za pomocí scanu

Potopené město Thonis potápěči...

Potápěči, kteří prozkoumávají zatopené prastaré egyptské město Thonis,...
Vraždy za doživotí: Co způsobil heparinový vrah?

Vraždy za doživotí: Co způsobil...

Doživotí je v České republice nejvyšším možným trestem (trest smrti je od roku...
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

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