La respuesta de Jordan Colkitt es sobre la presión selectiva que favorece tales patrones en la piel.
Pero sospecho que está buscando un origen bioquímico sobre por qué hay patrones en lugar de formas aleatorias.
La formación de patrones es un proceso complejo. De hecho, cualquier patrón que exista en un entorno bioquímico / biológico es complejo. Un ejemplo es el desarrollo del hueso vertebrado (vea la última figura , al final de la página). Si está familiarizado con el proceso, entonces sabe que la diferenciación y especialización celular se produce como resultado de las moléculas / hormonas de señalización celular. Por lo tanto, se ve simetría a la izquierda y a la derecha a medida que las moléculas de señalización viajan en esa dirección. También puede ver el patrón hacia arriba y hacia abajo.
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El punto que estoy tratando de hacer es que, incluso si es un caos, todavía existen patrones que existen.
Ahora volvamos a la formación del patrón en la piel …
El trabajo de Alan Turing proporciona un buen punto de partida para comprender este proceso. En su libro The Chemical Basis of Morphogenesis, simplificó el problema al usar una ecuación de reacción-difusión (ver Ec. 1 ) para desarrollar patrones como se puede ver en la Figura 1 . Sin embargo, esto está lejos de los entornos biológicos. Otros investigadores también se han involucrado. James D. Murray [1] simuló la ecuación y adquirió los resultados que se muestran en la Figura 2 y la Figura 3.
Ecuación 1
Para ser más específicos, los patrones surgen debido a la inestabilidad de la ecuación reacción-difusión. Para comprender más sobre el tratamiento matemático que se lleva a cabo, lea lo siguiente (para ser honesto … Me cuesta entenderlo):
- Ecuaciones de difusión de reacción y patrones de pelaje animal (por ?? JD Murray ??)
- Modelo de reacción-difusión de Alan Turing – Simplificación del complejo (por Kele Cable)
- http://www.dna.caltech.edu/courses/cs191/paperscs191/turing.pdf (cita: La base química de la morfogénesis por AM Turing)
- http://www.pacm.princeton.edu/documents/Kimura.pdf (cite: The Mathematics of Patterns: The modelling and analysis of reaction-diffusion ecations by Yayoi Teramoto Kimura)
Sin embargo, el problema es que se desconoce si (en el sistema biológico real) el problema está dictado por la ecuación de reacción-difusión o no. O es posible que solo sea aplicable en ciertos casos (es decir, en pez cebra pero no en Drosphila melanogaster). O podría ser que debe haber una matemática más avanzada desarrollada para tratar adecuadamente el sistema (… construido alrededor de la ecuación de reacción-difusión como fundamentos). Por lo tanto, existe un nivel de especulación que se asocia con la formación de patrones en animales.
Fig. 1 Fuente: [2]
Fig.2 . Simulación del patrón de pelaje animal por James D. Murray, Biología Matemática , 2da Edición Correcta, Springer, 1993. [1]
Fig.3 . James D. Murray, Biología matemática , 2ª edición corregida, Springer, 1993. [1]
Patrón de rayas
En un dominio esencialmente lineal, solo se forman rayas. A medida que el dominio se vuelve rectangular, puede haber rayas y manchas.
Es bastante difícil interpretar esto a un animal real. Pero así es como lo interpreto. En los animales “lineales”, como las serpientes (o la sección de la cola de los grandes felinos), hay más rayas (hay serpientes manchadas pero no muchas). En animales “rectangulares” como las vacas, hay más manchas. El caballo y los grandes felinos se encuentran en un punto intermedio, por lo que te manchan y rayan la variedad.
Fig. 4 Fuente: http://faculty.mercer.edu/young_…
[1] “JD Murray”, nd, ecuaciones de difusión de reacción y patrones de pelaje animal, Universidad Estatal de San José, ecuaciones de difusión de reacción y patrones de pelaje animal
[2] Kele Cable, 2010, Modelo de reacción-difusión de Alan Turing – Simplificación del complejo Modelo de reacción-difusión de Alan Turing – Simplificación del complejo
