Исследователи из Университета Колорадо (США) нашли новое объяснение тому, как природа создает узоры на коже и шерсти животных. Их работа опубликована в журнале Matter.
Ученые улучшили классическую теорию, предложенную британским математиком Аланом Тьюрингом еще в 1950-х годах. По этой модели рисунки — полосы, пятна и волны — возникают из-за взаимодействия веществ, которые распространяются и взаимодействуют друг с другом внутри тканей.
Американские эксперты добавили в эту схему новый механизм — диффузиофорез, то есть движение частиц под действием градиентов концентрации веществ. Это позволило объяснить, почему в природе нет идеально ровных или повторяющихся узоров: каждая зебра и каждая рыба имеют свой собственный.
Ученые учли, что клетки и частицы в тканях имеют разные размеры и не могут проходить друг через друга — их движения ограничены. Именно эти особенности создают небольшие вариации в узорах: полосы и пятна получаются не идеально ровными, с небольшими отклонениями, как в реальной природе. Симуляции показывают, что благодаря этому каждый организм получает свой уникальный рисунок.
В качестве примеров можно привести окраску рыб (например, Ornate boxfish) и узоры млекопитающих, таких как зебры и леопарды. По словам исследователей, понимание того, как формируются такие паттерны, может пригодиться не только для объяснения природы, но и при создании новых материалов или самоформирующихся структур, а в будущем — и в медицине.