14.11.2023
Οι επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο του Κολοράντο Boulder έχουν δείξει ότι η ίδια φυσική διαδικασία που βοηθά στην απομάκρυνση της βρωμιάς από τα ρούχα μπορεί να διαδραματίσει ρόλο στον τρόπο με τον οποίο τα τροπικά ψάρια παίρνουν τις πολύχρωμες ραβδώσεις και κηλίδες τους. Τα αποτελέσματα της μελέτης δημοσιεύτηκαν στο περιοδικό Science Advances.
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adj2457
«Πολλά από τα βιολογικά ερωτήματα συνοψίζονται σε ένα πράγμα: πώς οι οργανισμοί εξελίσσουν πολύπλοκα μοτίβα και σχήματα όταν [όλα] ξεκινούν με ένα σφαιρικό σύμπλεγμα κυττάρων;» ρωτά ο Benjamin Alessio, συγγραφέας της μελέτης. «Ανακαλύψαμε έναν απλό φυσικοχημικό μηχανισμό για να εξηγήσουμε ένα πολύπλοκο φυσικό φαινόμενο».
Οι βιολόγοι έχουν προηγουμένως διαπιστώσει ότι πολλά ζώα έχουν εξελιχθεί για να έχουν ένα μοτίβο για να καμουφλάρουν ή να προσελκύσουν το δικό τους είδος. Αν και τα γονίδια κωδικοποιούν πληροφορίες σχετικά με το χρώμα, όπως το χρώμα των κηλίδων λεοπάρδαλης, η γενετική δεν εξηγεί ακριβώς πού θα εντοπιστούν.
Το 1952, πριν οι βιολόγοι ανακαλύψουν τη δομή της διπλής έλικας του DNA, ο Alan Turing, ο μαθηματικός και εφευρέτης των σύγχρονων υπολογιστικών μηχανών, πρότεινε μια τολμηρή θεωρία για την προέλευση των μοτίβων στα ζώα.
Ο επιστήμονας υπέθεσε ότι καθώς αναπτύσσονται οι ιστοί, παράγονται χημικές ουσίες που διαχέονται στους ιστούς σε μια διαδικασία παρόμοια με την προσθήκη γάλακτος στον καφέ. Ορισμένες από τις ουσίες αντιδρούν μεταξύ τους για να σχηματίσουν κηλίδες, ενώ άλλες εμποδίζουν την εξάπλωσή τους, αφήνοντας χώρο μεταξύ των μοτίβων. Η θεωρία του Τούρινγκ πρότεινε ότι αντί για πολύπλοκες γενετικές διεργασίες, ένα απλό μοντέλο αντίδρασης-διάχυσης μπορεί να είναι αρκετό για να εξηγήσει το σχηματισμό βιολογικών προτύπων.
«Φυσικά, ο μηχανισμός Τούρινγκ [Turing] μπορεί να δημιουργήσει μοτίβα, αλλά η διάχυση δεν παράγει σαφή μοτίβα. Για παράδειγμα, όταν το γάλα διαχέεται στον καφέ, ρέει προς όλες τις κατευθύνσεις με ασαφή περιγράμματα», εξηγεί ο Ankur Gupta, επίκουρος καθηγητής στο Τμήμα Χημικών και Βιολογικών Μηχανικών.
Οι επιστήμονες έχουν προτείνει ότι η διαδικασία της διάχυσης παίζει ρόλο σε αυτές τις διαδικασίες. Εμφανίζεται όταν ένα μόριο κινείται σε ένα υγρό ως απόκριση σε ορισμένες αλλαγές στο μέσο, όπως μια διαφορά στη συγκέντρωση μιας ουσίας, και επιταχύνει την κίνηση άλλων τύπων μορίων στο ίδιο μέσο. Ενώ μπορεί να φαίνεται μπερδεμένο στους μη ειδικούς, αυτός είναι στην πραγματικότητα ο τρόπος με τον οποίο τα ρούχα γίνονται καθαρά όταν πλένονται.
Μια πρόσφατη μελέτη διαπίστωσε ότι το ξέπλυμα [ξέβγαλμα] ρούχων εμποτισμένων με σαπούνι σε καθαρό νερό αφαίρεσε τη βρωμιά γρηγορότερα από το ξέπλυμά τους σε σαπουνόνερο. Αυτό συμβαίνει επειδή όταν το σαπούνι διεισδύει από το ύφασμα στο νερό με χαμηλότερη συγκέντρωση σκόνης, η κίνηση των μορίων σαπουνιού τραβά έξω τη βρωμιά. Όταν το ρούχο τοποθετείται σε νερό με καθαριστικό, η βρωμιά παραμένει στη θέση της λόγω της έλλειψης διαφοράς συγκέντρωσης.
Η κίνηση των μορίων στη διάχυση συμβαίνει πάντα κατά μήκος μιας συγκεκριμένης τροχιάς και οδηγεί σε μοτίβα με σαφή περιγράμματα. Η ομάδα υποθέτει ότι όταν οι χημικοί παράγοντες διαχέονται μέσω των ιστών, όπως περιγράφεται από τον Turing, σύρουν επίσης τα χρωστικά κύτταρα μαζί τους μέσω της διάχυσης, παρόμοια με το πώς το σαπούνι τραβά τη βρωμιά από τα ρούχα. Αυτά τα κύτταρα σχηματίζουν κηλίδες και ραβδώσεις με πολύ σαφέστερα περιγράμματα.
Δεκαετίες αφότου ο Τούρινγκ πρότεινε τη θεωρία του, οι επιστήμονες τη χρησιμοποίησαν για να εξηγήσουν πολλά άλλα μοτίβα στη βιολογία, όπως η διάταξη των τριχοθυλακίων σε ποντίκια και οι προεξοχές [ράχες ] στην οροφή του στόματος των θηλαστικών.
Οι συντάκτες της εργασίας ελπίζουν ότι η μελέτη θα βελτιώσει την κατανόηση του σχηματισμού προτύπων και θα εμπνεύσει τους επιστήμονες να αναπτύξουν καινοτόμα υλικά, ακόμη και φάρμακα.
«Τα αποτελέσματά μας υπογραμμίζουν ότι η διάχυση έχει υποτιμηθεί στον τομέα του σχηματισμού προτύπων. Αυτή η εργασία έχει τη δυνατότητα για εφαρμογές στον τομέα της μηχανολογίας και της επιστήμης των υλικών, καθώς και ευκαιρίες για τη μελέτη του ρόλου της διάχυσης σε βιολογικές διεργασίες όπως ο σχηματισμός εμβρύων και ο σχηματισμός όγκων », αναφέρουν οι συντάκτες της εργασίας.
[Φωτογραφία: The Birch Aquarium/ Scripps Institution of Oceanography, Benjamin Alessio/University of Colorado Boulder]
Συντάκτης: Anna Shcherbakova Πληροφορίες που λαμβάνονται από την πύλη "Επιστημονική Ρωσία" (https://scientificrussia.ru/)
https://scientificrussia.ru/material/details?alias=Otkuda+u+zhivotny%60x+pyatna+i+polosy%60
======================
σχετικές μας αναρτήσεις
25 Νοεμβρίου 2017
το Καμουφλάζ στη φύση σαν στρατηγική επιβίωσης, μιμητισμός με αλλαγή χρώματος, μεταμφίεση και προειδοποιητικό χρώμα για την αποφυγή του θηρευτή.
---------------------
8 Νοεμβρίου 2020
Ορχιδέα με πρόσωπο μαϊμούς, με επιστημονικό όνομα Dracula chimaera. Οπτική παρειδωλία, η Συμπαντική Νοημοσύνη στη διαδικασία της Μορφογένεσης
=============
συνδέονται τα μοτίβα με τις ιδιότητες των όντων?
προειδοποιούν οι κηλίδες για τη δηλητηριώδη φύση του όντος?
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου