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美洲豹随年龄增长改变斑点 成形素起决定作用
时间:2006年08月07日13:00 我来说两句  

 
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来源:搜狐IT

  【搜狐科学讯】据nature网站2006年8月4日报道,没有人知道有着浮华外衣的动物们是怎样形成其皮肤的斑纹的,但是由阿兰?图灵在1952年设计的方程式却能够重现斑马皮和美洲豹皮的斑纹。如今,该方程式已经被用来模拟动物皮肤的斑点是如何随着其年龄的增长而变化成更复杂的斑纹的。

  图灵认为,动物皮肤的斑纹是由两种化学物质所产生的。他将这两种化学物质称为“成形素”。这两种成形素在动物皮肤的两维空间内互相作用。
例如,如果一种成形素能够使得毛发变黑,那么另一种成形素则能够使得毛发保持白色。随着这两种化学物质在动物皮肤中散播速度的不同,以及两者间的各种反应,动物皮肤的斑纹就随之成形了。图灵把这个过程称为“反应-散播方程式”。通过改变变量,即散播速度和成形素的其他行为,研究人员已经能够利用这些方程式来复制出人们熟悉的动物皮肤斑纹。

  举个例子,如果一个成形素在使得毛发变黑的同时也促使了另一个成形素让毛发保持白色,并且黑成形素的散播速度比白成形素快,那么这就可以解释一些动物皮肤上一类斑纹的形成原因了:一丛随意的黑成形素将向外散播,同时激发了白成形素,而白成形素的散播速度比较慢,跟随着黑成形素的尾迹,于是一个黑色的环圈就形成了。

  动物年幼时的斑点

  幼年的猫科动物有着比较简单的斑点,然而成年的猫科动物却有着复杂得多的斑纹。对一条美洲豹印花毛皮毯的一项深入研究将揭示,成年美洲豹的斑纹更像是断了的圆圈,成年美洲虎则有着更为复杂的斑纹??中心有着小点的多边形。

  台湾台中市国立中兴大学的廖思善教授和他的同事们开始了利用图灵的方程式复制这些斑纹的项目。但是他们发现,仅仅改变“反应-散播方程式”的一些参数是远远不够的,他们还需要做更多的事。他们必须用不同的规则来假定斑点生长的两个阶段:在第一个阶段里形成幼年猫科动物的皮肤斑点,在第二个阶段则形成最终的斑纹。他们花了一年的时间才找到最终答案。

  廖教授说:“美洲虎的斑纹是最复杂的一种斑纹。以前人们想要通过一个阶段就复制出这种斑纹,却永远也做不到。我们必须把这个过程分裂成两个阶段。”

  两个阶段

  美国阿拉巴马州奥本大学的数学家阿纳提达?麦兹伐木斯对图灵模式有一定研究,他说,美洲虎斑纹的复杂性深深吸引了他。“如果知道为什么人们不可能在一个阶段内就复制出这种斑纹,那将会非常有趣。”

  但是,迄今为止并没有人发现这种成形素的物理现象,所以人们还不清楚由这些方程式创造出来的斑纹是如何真正出现在活生生的猫科动物皮肤上的。而在成形素的运作过程中加入两个阶段的不同规则就使得这一过程显得更为复杂了。如果这个过程是猫科动物体内的真实反映,那么这就意味着与动物年龄有关的某种物质必须在动物皮肤颜色变化的生物规则中起着相当重要的作用。

  麦兹伐木斯表示:“也许参数值跟动物的体形大小有关。”(章田/雅龙)

(责任编辑:史少晨)



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