آموزشگاه تخصصی ریاضی ویژن
علت راه راه بودن بعضی از حیوانات مانند گورخر چیست؟ ریاضیات پاسخ می دهد

گروهی از پژوهشگران دانشگاه هاروارد توانسته‌اند خطوط نواری را که روی بدن برخی حیوانات همچون ببر و گورخر دیده می‌شود با معادلات ریاضی شبیه‌سازی کنند. گفته می‌شود که با استفاده از این مدل‌ می‌توان به منشا پیدایش این نوارها و دلیل تفاوت آنها در حیوانات مختلف پی برد.

پشت بدن ببر به صورت راه‌راه نقاشی شده است. این خطوط به فواصل مساوی و عمود بر ستون فقرات کشیده شده‌اند. دانشمندان درباره‌ی دلیل پیدایش این نوارها اطلاعی ندارند، اما از سال ۹۵۰ ا برخی از آنان سعی کرده‌اند تا برای نوارهای روی بدن حیوانات مدل‌های ریاضی بسازند. اکنون گروهی از دانشگاه هاروارد مجموعه‌ای از این مدل‌ها و خطوط را در یک معادله‌ی واحد وارد کرده‌اند تا پی ببرند که چه عواملی در شکل و ظاهر این نوارها موثر هستند. سرپرست گروه تام هیسکاک (Tom Hiscock) دانشجوی دکترا از دانشکده‌ی پزشکی دانشگاه هاروارد در این باره می گوید:

ما به دنبال مدل ساده‌ای بودیم که در عین سادگی بتوانند تصویر جامع و گسترده‌ای از مدل‌های ساخته شده تا به امروز را ارایه دهد. اکنون ما باید به این سوال پاسخ دهیم که چه عوامل سلولی، مولکولی یا مکانیکی باعث می‌شود که حیوانات گوناگون دارای طرح‌های ناهمسان روی بدنشان باشد و همچنین بر اساس این خطوط از همدیگر تمییز داده شوند. همچنین باید ببینیم که چه آزمایش‌هایی دلیل این تفاوت‌ها را برایمان روشن می‌کنند.

نوارهای راه راه به طور شفت انگیزی از نظر ریاضی به راحتی می توانند مدل شوند. نخستین مدل‌ها در این زمینه توسط آران تورینگ (Aran Turing) ریاضی‌دان بریتانیایی انجام شد. این الگوها وقتی پدیدار می‌شوند که دسته‌ای از موادی که با هم برهم‌کنش دارند امواجی با تراکم‌های بالا و پایین تولید می‌کنند. برای مثال، می‌توان به موادی همچون رنگ‌دانه، یک ماده شیمیایی، یا یک سلول خاص اشاره کرد. اما مدل ارایه شده توسط تورینگ نمی‌تواند به یک سوال مهم پاسخ دهد و آن این پرسش است که چه عاملی باعث می‌شود تا این نوارها در یک حیوان در الگویی خاص شکل بگیرند.

مدل هیسکاک روی آرایش نوارها تاکید دارد. برای نمونه گفته می‌شود که نوارهای روی بدن ببر به صورت عمود بر ستون مهره هستند و نوارهای گورخر به صورت افقی قرار گرفته‌اند. نکته جالبی که در مورد مدل او وجود دارد این است که تنها با اعمال اندکی تغییر می‌توان نوارها را از حالت افقی به عمودی یا برعکس تغییر داد. چیزی که نمی‌دانیم این است که در موجودات زنده چه عاملی باعث می شود تا در یک حیوان شکل خاصی پدیدار شود. کدام متغیرها در این مدل هستند که منجر به تشکیل الگوی عمودی روی بدن ببر می‌شوند و همچنین دلیل این موضوع چیست؟ هیسکاک می گوید:

ما می‌توانم با این مدل ریاضی ساده توضیح دهیم که در شکل نوارها چه تغییری ایجاد می‌شود. اما نمی‌توانیم به مبانی سازوکار این پدیده پی ببریم و درباره‌ی اینکه کدام مولکول‌ها یا سلول‌ها در شکل‌دهی این نوارها موثر هستند ایده‌ای نداریم. در این میان برخی از جانوران جهش‌یافته هم هستند که ساختار بدنشان نتوانسته نوارهای راه‌راه شکل دهد و به جای آن در برخی موارد خال‌هایی روی بدن حیوان پدیدار شده‌اند. به عنوان مثال می‌توان به گورخرماهی اشاره کرد. مشکل این است که ما به تعداد بسیار زیادی از پارامترها در یک شبکه‌ی بزرگ روبرو هستم و با تغییر هر یک از این پارامترها الگوها تغییر خواهد کرد.

مدل اصلی او سه برهم‌ریختگی اصلی را برای پی بردن به نحوه‌ی تشکیل الگوها پیش بینی کرد. مورد اول با نام «گرادیان تولید» شناخته می‌شود و به احتمال وجود ماده‌ای می‌پردازد که تغییر در مقدار آن باعث تغیر در چگالی و تراکم الگوها می شود. مورد دوم به «گرادیان پارامترها» اشاره دارد و به این مفهوم است که یک ماده‌ی خاص می‌تواند روی پارامترهای معادله‌ی به دست آمده اثر بگذارد. مورد سوم هم مربوط به تغییرات فیزیکی در جهت گیری مولکول، سلولی یا مکانیکی ریشه‌ی اصلی این نوارها است.

هر چند که مدل هیسکاک بر پایه‌ی تئوری بنا شده، اما وی باور دارد که ما در حال حاضر ابزاهای لازم برای رمزگشایی منشا این نوارها و کشف دلیل علمی پشت این معما را در اختیار داریم.


مطالب مرتبط :
سایت ریاضیدنیای ریاضیمطالب جالب ریاضیتحقیق ریاضی

  • تکمیل کلیه کادرها الزامی است .
  • مجاز به استفاده از کدهای HTML نمیباشد .
  • حاصل جمع یا تفریق عبارت قرمز رنگ را در کادر کد امنیتی وارد نمایید .
نام *
ایمیل *
پیام *
حداکثر 1000 حرف
 
کد امنیتی *۵۹ + ۶ =
 
VISION