السر الرياضي لتمويه السحلية وكيف تغير السحلية لونها بشكل بسيط

كيف تموه السحلية نفسها وكيف تغير السحلية لونها بشكل بسيط؟

نجح فريق متعدد التخصصات من UNIGE في شرح التوزيع المعقد لمقاييس السحلية ذات العيون باستخدام معادلة رياضية بسيطة.

السر الرياضي لتمويه السحلية وكيف تغير لونها؟

يمكن التنبؤ بأنماط السحلية من خلال نموذج رياضي، مثل الطيران المنسق لأسراب الزرزور، وتنظيم الشبكات العصبية أو بناء عش النمل، حيث الطبيعة مليئة بالأنظمة المعقدة التي يمكن نمذجة سلوكها باستخدام الأدوات الرياضية.

الشيء نفسه ينطبق على أنماط المتاهة التي شكلتها المقاييس الخضراء أو السوداء للسحلية، تمكن فريق متعدد التخصصات من جامعة جنيف من شرح التعقيد، وذلك بفضل معادلة رياضية بسيطة للغاية للنظام الذي يولد هذه الأنماط، يساهم هذا الاكتشاف في فهم أفضل لتطور أنماط لون الجلد.

حيث تسمح العملية بعدد كبير من المواقع المختلفة للمقاييس الخضراء أو السوداء ولكنها تؤدي بشكل دائم إلى نمط مثالي لبقاء السحالي، يمكن قراءة هذا العمل في مجلة Physical Review Letters.

يتكون النظام المعقد من عدة عناصر تبرز تفاعلاتها المحلية خصائص عالمية يصعب التنبؤ بها، وبالتالي فإن نتيجة نظام معقد لن تكون مجموع هذه العناصر مأخوذة بشكل منفصل لأن التفاعلات بينها ستولد سلوك غير متوقع للكل.

دراسة متاهات قشور السحلية:

تغير المقاييس الفردية للسحلية Timon lepidus وتغير لونها من الأخضر إلى الأسود والعكس صحيح، على مدار حياة الحيوان، وتشكل تدريجي نمط متاهة معقدة عندما تصل إلى مرحلة البلوغ، حيث أظهر باحثون أن المتاهات على سطح الجلد تتشكل بفضل شبكة المقاييس التي تشكل إنسان خلوي، إنه نظام كمبيوتر اخترعها عالم الرياضيات جون فون نيومان في عام 1948 حيث يتغير كل عنصر حسب حالة العناصر المجاور.

في حياة السحلية تتغير المقاييس اللون الأخضر أو ​الأسود وفق ألوان الوسط المحيط وفق قاعدة رياضية دقيقة، وأوضح الباحثون في وقت سابق أن آلية الأتمتة الخلوية هذه تنبثق من التراكب بين هندسة الأنسجة من ناحية الجلد سميك في المقاييس ورقيق بينها وعلى من ناحية أخرى التفاعلات بين الخلايا الصبغية للجلد.

طريق البساطة في حياة السحلية:

عالم الفيزياء النظرية في مختبرات جنيف حدد ما إذا كان هذا التغيير في لون المقاييس يمكن أن يخضع لقانون رياضي أبسط، هذه هي الطريقة التي أصبح بها الباحثون مهتمين بنموذج Lenz-Ising الذي تم تطويره في عشرينيات القرن الماضي لوصف سلوك الجسيمات المغناطيسية التي تمتلك مغنطة تلقائية، يمكن أن تكون الجسيمات في حالتين مختلفتين +1 أو -1 وتتفاعل فقط مع محيطها الملازم.

إن أناقة نموذج Lenz-Ising هو أنه يصف هذه الديناميكية باستخدام معادلة واحدة مع معلمتين فقط:

1. الطاقة: حيث يوضح الخبراء أن الوسط المحيط الطبيعي أو المعقد يحتاج نفس الطاقة من السحلية.
2. طاقة المجال المغناطيسي الخارجي: وهو الذي يميل إلى دفع جميع الجسيمات نحو حالة +1 أو -1 .

خداع السحلية من أجل البقاء على قيد الحياة:

قرر العلماء أن هذا النموذج يجعل من الممكن وصف ظاهرة تغير لون المقياس في السحلية ذات العيون بالضبط، على وجه التحديد ، قاموا بتكييف نموذج Lenz-Ising، الذي يتم تنظيمه عادة على شبكة مربعة الشكل للشبكة السداسية لمقاييس الجلد، يفضل نموذج Lenz-Ising تكوين جميع تكوينات الحالة للجسيمات المغناطيسية المقابلة لهذه الطاقة نفسها، في حالة السحلية ذات العيون، فإن عملية تغيير اللون تعزز تكوين جميع توزيعات المقاييس الخضراء والسوداء والتي تؤدي في كل مرة إلى نمط متاهة وليس الخطوط أو البقع أو الدوائر أو المناطق ذات اللون الواحد.

يعرف كل حيوان بشكل دقيق ومختلف مقاييس الحماية والدفاع، ولكن كل هذه الأنماط البديلة سيكون لها مظهر مشابه، مما يمنح هذه الحيوانات المختلفة فرص مكافئة للبقاء على قيد الحياة.