Hva? En tiger med vannrette striper? Kamuflasjen ville fungert dårlig og bildet er manipulert, men ifølge en ny studie i tidsskriftet Cell Systems viser matematikken bak stripene at bare en liten endring i modellen får dem til å skifte retning. Denne tigeren har nettopp sniffet en urinmarkering. (Foto: Sumeet Moghe, Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported license, bildemanipulert av forskning.no)
Derfor finnes ikke tigere med vannrette striper
Matematisk modell beskriver retningen på stripene.
Men hvorfor har tigre loddrette striper på kroppen og ikke vannrette, som fantasifosteret over? Fordi trær og busker har vannrette stammer, selvfølgelig. Flere dumme spørsmål?
Ja, faktisk. Nå vet vi trolig hvorfor, men ikke hvordan. Hvordan får tigre striper, og hvordan blir de loddrette?
Alan Turing og levende mønstre
Det første spørsmålet – hvorfor har tigre striper – kan geniet Alan Turing hjelpe oss med.
Studien hans fra 1952 beskriver riktignok ikke spesielt tigerstriper, men den forklarer hvordan mønstre oppstår i alt fra løvkranser på blomsterstilker til den første framveksten av delene i et befruktet egg.
Turing beskrev spesielt kjemiske reaksjoner i levende organismer, men prinsippet gjelder både for levende og død natur.
Kimen til kaosteori
For hva har lakenkrøller og tigerstriper felles? De er resultat av ørsmå uregelmessigheter som utvikler seg og blir større over tid – som når et vingeslag fra en sommerfugl blir til en tropisk storm noen uker seinere.
Høres det kjent ut? Turings teori om morfogenese – formskaping – regnes som kimen til seinere tiders kaosteorier, de som gjør værvarsel og lakenstrekk så vanskelig. Vel – i alle fall værvarsel.
Aktiv og dempende kraft
Mekanismen bak morfogenesen – både i lakenkrøllene og tigerstripene – er grunnkreftene aktivator og inhibitor – den aktive kraften og den dempende kraften.
I lakenet er skubbing og annen sengegymnastikk aktivatoren, mens lakenets mekaniske motstand er inhibitoren.
Slik utvikles et mønster Turings matematiske modell for morfogenese. Fra et kaotisk utgangspunkt med små lokale uregelmessigheter forsterkes noen av disse i samspillet mellom stoffet som påskynder reaksjonene (aktivator) og stoffet som demper dem (inhibitor). (Foto: (Figur: Huboedeker at English Wikipedia, GNU Free Documentation License))
Hva er så aktivator og inhibitor i tigerstripene? Biokjemiske stoffer som reagerer.
Aktivatorstoffet setter i gang reaksjonene som lager både aktivator og inhibitor. Inhibitor demper dem. Til sammen vil dette systemet forsterke opp små uregelmessigheter til mønstre – stripemønstre.
Annonse
I ganen på en mus
Men hvilke biokjemiske stoffer er det som reagerer inne i tigeren? Forskerne vet ikke.
Den matematiske modellen beskriver fenomenet perfekt, men den nøyaktige biologiske mekanismen inne i det store rovdyret er fortsatt et mysterium.
I 2012 klarte riktignok en gruppe britiske forskere å påvise stoffene – kalt morfogener – som lager et mønster av riller i ganen på mus.
Dette var likevel et gjennombrudd. Studien i Nature Genetics viste at Turings teorier er mer enn teorier. Naturen setter disse teoriene ut i praksis.
Nå har to amerikanske forskere tatt Turings teori ett skritt videre. De ville lage en matematisk modell som ikke bare viser hvordan tigerstripene oppstår, men hvordan de får en bestemt retning.
Forskerne har beskrevet tre faktorer som påvirker aktivator og inhibitor. Sagt på en annen måte: De dytter modellen til Turing hit og dit på ulike måter.
Den første faktoren oppstår når reaksjonene i utgangspunktet virker sterkest i en bestemt retning. Da oppstår striper på tvers av denne retningen.
Den andre faktoren påvirker aktivator, stoffet som setter i gang produksjonen av stripene. Aktivator er sterkere ett sted og svakere et annet sted. Da oppstår striper på tvers av denne variasjonen.
Den tredje faktoren påvirker reaksjonene etter at de er satt i gang. Reaksjonene er sterkere ett sted og svakere et annet sted. Da oppstår striper på langs av denne variasjonen.
Annonse
Til venstre: Turingstriper uten retning. Til høyre: En av de tre faktorene beskrevet i teksten har påvirket stripene slik at de har fått en bestemt retning, som på kroppen til en tiger. (Foto: (Bilde: Tom Hiscock))
Inne i en tiger
Overraskende skal det ikke mye til før stripene skifter retning. Det krever bare en liten justering av den matematiske modellen, ifølge en nyhetsmelding fra tidsskriftet Cell Systems, der studien er publisert.
Betyr det at vi likevel kan risikere å støte på en mutert tiger med vannrette striper?
Det vet ennå ikke forskerne. Fortsatt er dette bare en matematisk modell. Det er fortsatt ukjent hvilke biologiske prosesser som styrer tigerstripene i riktig retning.
Svaret ligger der, et sted inne i tigeren. Hva med å spørre den?
Rett skal være loddrett: Slik ser tigeren i det fotomanipulerte bildet egentlig ut. Den er fotografert i Bandhavgarh National Park, Madhya Pradesh, India. (Foto: Sumeet Moghe, Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported license, bildemanipulert av forskning.no)
Referanse og lenker:
Tom W. Hiscock og Sean G. Megason: Orientation of Turing-like Patterns by Morphogen Gradients and Tissue Anisotropies, Cell 23.12.2015, DOI: 10.1016/j.cels.2015.12.001, sammendrag.
A. M. Turing: The Chemical Basis of Morphogenesis, Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological Sciences, 14. August 1952, vol. 237,B. 641.
