动物小知识动物的花纹是怎样形成的,有

大自然似乎有着无数的图案来打扮自己,无论是牛的斑点,热带鱼的条纹,还是猎豹的斑点条纹。但艾伦图灵,发明电脑的神人认为这些图案可能实际上没有那么不同,为了诠释他的看法,他提出了一系列简单的,可以衍生各类图案的数学定理。这一定理表述如下,理论上,每个存在的生物体内都有两种不同的,被称为激活剂和抑活剂的物质。

激活剂促进这两种物质释放,而抑活剂使这两种物质的释放减缓。换句话说,这就好比捕食者和被捕食者的关系一样,兔子(激活剂)越多,出生的小兔子越多,但越多的兔子,同时也意味着狐狸(抑活剂)有了更多的食物,这也就意味着会有更多狐狸。最终导致兔子变少,而导致狐狸变少。尽管图灵定律这么说,随着捕食者,和猎物增多,他们的占领区域不断扩大,只是狐狸占地更大。

所以他们的占领速度更快,用不了多久,狐狸占满了周围的空间,使得中间的兔子继续衍生。最终形成了周围包裹了一圈抑活剂的激活剂,并且一旦激活剂多于抑活剂,就会引起一些变化。比如,在这种情况下,色素的增多便生成了一个斑点,图灵理论的妙处在于,通过改变变量,比如激活剂和抑活剂的传播速度,或是系统总的空间,你可以得到所有种类的图案。

举个例子,如果一开始有些地方激活剂多一点点,最后就会形成一些点状图案。或者,当整个系统只是一条窄带,像蛇或尾巴,最终则会形成条纹。而当激活剂扩散更快时,可能激活剂就冲破抑活剂的包围,造成点连成线,形成迷宫一样的花纹。还有,图灵理论也能模拟奶牛斑点,鱼的纹理,长颈鹿的马赛克图案,甚至还有水螅触角。但实际上,图灵“纸上谈兵”的数学理论无法证明大自然的确,这样运转,几十年后的现在,科学家仍试图弄清。

自然形成的图案和结构是否由激活剂和抑活剂产生,一方面,有人发现了一些非图灵规则的图案。比如,还在发育中的果蝇的分段,实际上的决定因素是基因蓝图。但另一方面,我们也喜大普奔地发现了图灵系统,拿发育中的小鼠举个例子"音猬因子"蛋白抑制另一种激活剂蛋白。此蛋白名字就不那么令人生“猬”了它在胚胎时期使小鼠上颚产生条状皱纹。在小鼠的块状肢末端,有三种不同的蛋白协同激活,抑制组织的生长以产生条状的附属体,也就是脚趾。

但不管图灵的理论能把我们所见的真实世界解释的有多完美或不完美,它最酷的地方在于激励着生物学家们在生物身上,寻找图灵的理念的证据。可以说,观察是图灵理论的来源,而图灵的理论启发科学家们观察,从而使我们进一步理解,猎豹的斑点和条纹是怎么样形成的。



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