Alan Turing forudsagde at hajer og fugle deler en overraskende egenskab

Mønstre er overalt i naturen, fra Jupiters farver til en zebrafisks striber. Mønstre vises endda på tværs af meget forskellige dyr. Forskere har længe vidst, at pattedyrs hår og fuglefjer følger et bestemt arrangement, og ny forskning offentliggøres i Videnskabelige fremskridt viser at haj skalaer følger samme mønster.

I papiret, der blev offentliggjort den 7. november, identificerede et forskergruppe, hvordan hajernes dentikler - de små V-formede skalaer, der dækker deres kroppe - følger mønsteret identificeret af Alan Turing's reaktionsdiffusionsteori. Denne teori, som den kodende matematiker offentliggjorde i 1952, beskriver hvordan molekyler i biologiske systemer kan give anledning til bestemte mønstre. Disse mønstre, som forskere siden har fundet, kan præcist beskrive udviklingen af ​​hårsække og fjermønster. Nu kommer hajer til at deltage i listen over dyr, hvis tilføjelser Turing forudsagde.

Gareth Fraser, Ph.D., en assisterende professor i evolutionær udviklingsbiologi ved University of Florida, arbejdede på forskningen på universitetet i Sheffield i Storbritannien. Han bemærkede først noget interessant i høns DNA, mens han undersøgte måden, som de udviklede deres fjer på.

"Vi fandt disse meget fine linjer med genekspression det mønster hvor disse pletter ser ud, som til sidst vokser til fjer," siger Fraser. "Vi troede måske, at hajen gør en lignende ting, og vi fandt to rækker på dorsaloverfladen, som starter hele processen."

Gennem genetisk analyse og et genetisk inhiberingseksperiment i den lille-spotted catshark (Scyliorhinus canikula) forhindrede forskere nogle gener fra at blive udtrykt i hajfostre - lignende gener som dem, der kontrollerer fjerudviklingsprocessen hos kyllinger. Da de gjorde det, fandt de, at de kunne forhindre bestemte rækker skalaer i at udvikle sig, hvilket understøtter ideen om, at kyllingernes og hajernes vedhæng styres af et lignende sæt genetiske oplysninger.

Men de ønskede også at finde ud af om hajskalernes mønstre passer til Turing's matematik.

"Vi gik sammen med en matematiker for at finde ud af, hvad mønsteret er, og om vi kan modellere det. Vi fandt ud af, at hajhud-dentikler er præcist mønstrede gennem et sæt af ligninger, som Alan Turing - matematikeren, computerforskeren og kodebryderen - kom op med, "sagde Fraser. Han og hans kolleger fandt, at Turing's reaktions-diffusionsligninger matchede hvad de observerede på hajernes dentikler, vist i videoen af ​​en CT-scanning ovenfor.

Rory Cooper, en ph.d. studerende ved University of Sheffield og papirets første forfatter, forklarede, at siden hajer tilhører en ekstrem gammel gren af ​​hvirveldyrsudvikling, kan undersøgelse af hajhud give forskere en bedre ide om, hvilke hvirveldyrs hudtilskud - som hår og skalaer - lignede meget tidligt.

"Vi ønskede at lære om udviklingsprocesserne, der styrer, hvordan disse forskellige strukturer mønsteres, og derfor de processer, der letter deres forskellige funktioner," sagde han.