Москва, 25 сентября. Ученые и выпускники МГУ имени М.В. Ломоносова подтвердили применение для насекомых модели британского математика Алана Тьюринга, которая описывает сложные биологические рисунки у животных и рыб. Соответствующая статья российских ученых была опубликована в научном журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Сначала целью исследования была характеристика различных типов трехмерных наноструктур, покрывающих поверхности каждого из простых глазков, из которых состоит сложный «фасеточный» глаз членистоногих. Однако результаты работы стали открытием для самих исследователей. Выяснилось, что форма этих нанопокрытий на глазах никак не соотносится с эволюционным развитием насекомого, и ее различные типы могут встречаться у совершенно различных насекомых.
В итоге ученые выделили четыре основных типа глазных нанопокрытий: «ниппели», «дырки», параллельные тяжи и лабиринтоподобную структуру, напоминающую извилины мозга, а также переходные формы между этими типами структур.
Однако главным и самым интересным выводом стало то, что найденные типы наноструктур полностью уложились в модель Алана Тьюринга, которую он предложил еще в 1952 году. Тогда легендарный ученый математически описал механизм, позволяющий формировать сложные биологические рисунки, такие как пятна на шкуре леопарда или узоры на коже некоторых тропических рыб.
В основе механизма лежит взаимодействие всего двух химических веществ, которые с разными скоростями распространяются в среде. Поэтому модель Тьюринга дает на выходе большой набор картинок различной формы. И до сих пор существовали лишь отдельные доказанные примеры работы данной модели.
«Мы же показали путем соотнесения математических моделей и реальных картинок, что на поверхности глаз насекомых формируются все возможные типы тьюринговских структур, включая переходные формы между ними, окончательно подтвердив правоту гениального математика», – уточнил один из авторов исследования Артем Благодатский, кандидат биологических наук, научный сотрудник Института белка РАН, выпускник биологического факультета МГУ.
Кроме того, краткий анализ глаз пауков, скорпионов и многоножек показал, что на их глазах есть те же самые типы наноструктур. В связи с этим модель британского математика также может быть применяться и для всех членистоногих.
По словам Благодатского, в дальнейшем исследователи будут проводить генетические опыты на мухах-дрозофилах, которые обладают собственными нанопокрытиями на поверхности глаз в форме «ниппелей». Наряду с этим, гены именно дрозофилы уже хорошо изучены, поэтому манипуляции ученых с ДНК этих мух поможет в будущем изменить нанорисунок на поверхности мушиного глаза в сторону другого типа тьюринговских структур.
Как считают ученые, результаты их работы должны помочь в создании искусственных био-нанопокрытий с заданными антиотражательными свойствами.
Подробнее в сюжете: Научные открытия