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

Zvířata používají kompasový smysl

Zvířata používají kompasový smysl

Schopnost vnímat magnetické pole Země se i díky českým vědcům podařilo...
V Kanadě bylo nalezeno zachovalé tělo vlka z doby ledové

V Kanadě bylo nalezeno zachovalé...

Jednoho zdánlivě obyčejného dne roku 2016 hledala skupina kopáčů v...
Ochrana mořských želv přináší výsledky, ale je nutné vytrvat

Ochrana mořských želv přináší...

Podle kosterních nálezů mořské želvy obývají svět už 110 miliónů let....
Mořští stejnonožci si zajišťují přežití únosem

Mořští stejnonožci si zajišťují...

Jako sprostí kriminálníci se chovají mořští korýši nazývaní stejnonožci,...
Konec sýčků v Čechách? Letos ještě ne!

Konec sýčků v Čechách? Letos...

Není tomu tak dávno, co byl sýček obecný naší nejhojnější sovou, kterou mohli lidé zcela...
Technologie budou už zítra hýbat Kulaťákem

Technologie budou už zítra hýbat...

Více než 70 vystavovatelů se představí na šestém ročníku Festivalu vědy, který...
Překvapivé zjištění: Čmeláci mohou být závislí na insekticidech

Překvapivé zjištění: Čmeláci mohou...

O závislostech se běžně hovoří především v souvislosti s lidmi. Ti však nejsou ani...
Závěry vědecké studie: Kozám je sympatický lidský úsměv

Závěry vědecké studie: Kozám je...

Studií zaměřených na zvířecí vnímání lidské nálady proběhlo v minulosti hned...
Jak letos hnízdili orli královští?

Jak letos hnízdili orli královští?

Letošní hnízdní sezóna orlů královských (Aquila heliaca) odstartovala nadějně. Celosvětově...
Antidepresiva narušují špačkům milostný život

Antidepresiva narušují špačkům...

Poněkud delikátní případ se v současnosti řeší ve Velké Británii. Život nejednoho...

Nenechte si ujít další zajímavé články

Znáte nejslavnější hollywoodské páry?

Znáte nejslavnější hollywoodské...

Kde jinde hledat lásku než v Hollywoodu? Rozvodovost však...
Krvavá Olympiáda: Co se stalo v Mnichově?

Krvavá Olympiáda: Co se stalo v...

Olympiáda patří mezi největší sportovní události na světě a v letním i...
Ermitáž v Petrohradu: Obří muzeum s 3 000 000 exponáty!

Ermitáž v Petrohradu: Obří muzeum...

Vypravte se navštívit druhé největší muzeum planety! Jak dobrodružná byla...
72 dní, 2 soupeřky, 1 vítěz: Cesta kolem světa za (méně než) 80 dní

72 dní, 2 soupeřky, 1 vítěz: Cesta...

Nellie je kariérní kaskadérkou. Za dobrý článek neváhá nasadit vlastní...
Ruský skandál: Mikuláš II. zamlada zaútočil na policii kaviárem

Ruský skandál: Mikuláš II. zamlada...

„Povězte mi, už jste někdy s velkoknížetem carevičem mluvil?“ ptá se car...
VIDEO: Všechno je jedovaté, pokud si toho dáte příliš mnoho!

VIDEO: Všechno je jedovaté, pokud si...

Jeden moudrý vědec řekl “dávka dělá jed”....
Rozpoutal francouzský filozof Voltaire válku hodinářů?

Rozpoutal francouzský filozof...

Ruská carevna Kateřina Veliká si prohlíží kapesní hodiny vykládané diamanty....
Měl jít starověký šampion kvůli krádeži na smrt?

Měl jít starověký šampion kvůli...

Sportovní disciplína: box (do olympijských disciplín ho zařadili v roce 668...
Narcistická porucha: V poutech vášnivé sebelásky

Narcistická porucha: V poutech...

Každý živý tvor má rád sám sebe. Pro narcistu tohle klišé ale neplatí. Má...
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

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