Математическая модель, впервые предложенная Аланом Тьюрингом 71 год назад, возможно, наконец подтвердилась. Она может объяснить химию, которая «отвечает» за то, как на зебре появляются полосы и почему трава иногда растет пятнами, пишут ученые.
Тьюринг был британским математиком, в 1952 году он предположил, что закономерности возникают в природе из-за химической реакции между двумя однородными веществами. Он описал ее в своей единственной опубликованной статье, написанной во время работы в Манчестерском университете, Великобритания. Эти узоры можно увидеть на многих видах растений и животных, от черно-белых полос зебры до гребней на кактусах.
Прошлым летом Брендан Д’Акино, студентка факультета информатики Северо-восточного университета в Бостоне, проверила теорию Тьюринга вместе с Флавио Фентоном, профессором физики Технологического института Джорджии, во время летней стажировки. Они представили свои открытия Американскому физическому обществу. Работа пока не рецензировалась.
В рамках исследования ученые равномерно распределили семена чиа по восьми отдельным лоткам, используя разные методы посадки, и поливали их ежедневно. Они также применили к семенам три различных параметра выращивания, варьируя количество воды. Затем они позволили природе сделать все остальное. В течение недели они начали замечать появление узоров, напоминающих те, которые встречаются в естественной среде, например, на полях с растительностью или на шерсти животных. На их созлание и интенсивность влияло количество воды и ее испарение.
То, что они наблюдали, было похоже на компьютерное моделирование, которое исследователи создали с помощью модели Тьюринга, но используя растительность.
Ученые только сейчас находят определенные химические вещества и сигналы внутри биологических систем, которые объясняют визуальные паттерны в природе. Варьируя количество химических веществ как в лабораторных условиях, так и в соответствующей математике, мы показали, что теория Тьюринга верна.
Наташа Эллисон, математический эколог и научный сотрудник Университета штата Миссисипи, не участвовала в эксперименте
Читать далее:
Оказалось, фотосинтез работает не так, как считали ученые. Теперь его хотят «взломать»
Далекая радиогалактика оказалась черной дырой, которая направлена прямо на Землю
Найден способ снижения веса и сахара в крови. Ученые обещают эффект как при операции
На обложке: эксперименты, показывающие, как семена чиа (верхний ряд) растут по модели Тьюринга, основанную на потреблении воды, по сравнению с компьютерным моделированием (нижний ряд)
Изображение предоставлено Бренданом Д’Акино и Флавио Фентоном