Τρίτη, 10 Νοεμβρίου 2009

Μοτίβα της φύσης

"Ποιο είναι το μυστικό των κηλίδων της λεοπάρδαλης;"


Για τον Ράντγιαρντ Κίπλινγκ, το συγγραφέα του Βιβλίου της Ζούγκλας, ήταν οι ακτίνες του ηλίου που σχημάτισαν τις κηλίδες στο σώμα της λεοπάρδαλης, προσπίπτοντας σε αυτό μέσα από το φύλλωμα ενός δέντρου. Αν και λιγότερο ποιητική, η αλήθεια δεν είναι λιγότερο εντυπωσιακή. Στην πραγματικότητα, οι κηλίδες της λεοπάρδαλης και οι ρίγες της ζέβρας εξηγούνται με βάση μαθηματικούς νόμους. Φυσικά, από βιολογική άποψη, αυτά τα μοτίβα οφείλονται στην παρουσία της χρωστικής μελανίνης, που παράγεται από τα μελανοκύτταρα. Πρόκειται για έναν χημικό μηχανισμό που δεν έχει ακόμη αποκρυπτογραθηφεί πλήρως, αλλά για τον οποίο γνωρίζουμε ότι λειτουργεί ήδη από τα πρώτα στάδια της εμβρυϊκής ζωής. Οι μαθηματικοί απέδειξαν οτι η εμφάνιση του ενός ή του άλλου μοτίβου ακολουθεί ένα γνωστό μαθηματικό μοντέλο : εκείνο των εξισώσεων του Τούρινγκ. Ας πάρουμε για παράδειγμα τη λεοπάρδαλη και την τίγρη. Αυτά τα δύο αιλουροειδή μοιάζουν αρκετά στο σώμα τους, αλλά έχουν διαφορετικά σχέδια. Οι βιολόγοι παρατήρησαν ότι οι κηλίδες στα έμβρυα της λεοπάρδαλης εμφανίζονται αργότερα απ' ό,τι οι ρίγες στα έμβρυα της τίγρης.
Για τους μαθηματικούς, η χρονική στιγμή εμφάνισης των κηλίδων ή των ριγών είναι καθοριστικής σημασίας. Προσομοιώνοντας τα φυσικά μοτίβα με τη βοήθεια των εξισώσεων του Τούρινγκ, κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι, αν τα μοτίβα εμφανιστούν όταν το έμβρυο είναι πολύ μικρό, τότε το ζώο γίνεται ριγωτό, ενώ αν εμφανιστούν όταν το έμβρυο είναι πιο ανεπτυγμένο, τότε το ζώο αποκτά κηλίδες. Επίσης, οι εξισώσεις δείχνουν ότι, ακόμη και μεταξύ δύο ειδών ζέβρας, όσο πιο αργά εμφανιστούν οι ραβδώσεις στο έμβρυο, τόσο πιο πυκνές είναι. Αυτό που έχει σημασία εδώ είναι το σχήμα και το μέγεθος που έχει το έμβρυο κατά τη στιγμή της ενεργοποίησης των μελανοκυττάρων.
Δοκιμάζοντας τις εξισώσεις του Τούρινγκ σε κυλίνδρους, ο James Murray, βιομαθηματικός στο Πανεπιστήμιο της Ουάσινγκτον, απέδειξε ότι όταν σχήμα τους ήταν στενό, αυτοί διακοσμούνταν με ραβδώσεις. Το έμβρυο της ζέβρας, που το σχήμα του μοιάζει περισσότερο με έναν μακρόστενο κύλινδρο, βγαίνει με ραβδώσεις, ενώ εκείνο της λεοπάρδαλης, που είναι πιο κοντότριχο, διαθέτει κηλίδες.
Ακόμη κι οι λεοπαρδάλεις μπορούν να έχουν μια ουρά με ρίγες, λόγω του πιο στενού σχήματος αυτής της απόφυσης. Εν ολίγοις, τα μοτίβα των ζωων εξαρτώνται αποκλειστικά από το μέγεθος και το σχήμα της επιφάνειας που καλούνται να καλύψουν. Αυτό ισχύει ακόμη και στις πασχαλίτσες, για τις οποίες οι Ταϊβανέζοι φυσικοί εξήγησαν πρόσφατα το μυστήριο με τις βούλες που διαθέτουν, εφαρμόζοντας το μοντέλο Τούρινγκ.


Science Illustrated, Τεύχος 55









Πέμπτη, 5 Νοεμβρίου 2009

Αρκτική Αλεπού (Alopex Lagopus)

Mικρού μεγέθους αλεπού που ανήκει στην οικογένεια των κυνιδών. Κατοικεί στις αρκτικές περιοχές του Βορείου Ημισφαιρίου κυρίως στην Γροιλανδία, την Σιβηρία, τον Καναδά, την Αλάσκα, την Ισλανδία, και την αλπική Σκανδιναβία. Για να μπορέσει να επιβιώσει στο ψυχρό κλίμα, ακόμα και σε θερμοκρασίες -50°C, η φύση την έχει προικίσει με πυκνό τρίχωμα, με ένα σύστημα αντίστροφης ανταλλαγής θερμότητας μέσω της κυκλοφορίας του αίματος στις πατούσες και με μεγάλη ποσότητα σωματικού λίπους. Το τρίχωμά της αλλάζει χρώμα ανάλογα με τις εποχές : το χειμωνα είναι λευκό για να καμουφλάρεται στο χιόνι, ενώ το καλοκαίρι γίνεται καφέ.
Βασικό πλεονέκτημά της είναι η οξεία ακοή της που της δίνει την δυνατόητα να εντοπίζει με ακρίβεια την θέση του θηράματός της κάτω από το χιόνι. Η διατροφή της αποτελείται από αρουραίους, αρκτικούς λαγούς, ψοφίμια και αποφάγια των θηραμάτων των πολικών αρκούδων. Ακόμα, στην δίαιτά της περιλαμβάνεται το ψάρι και τ' αυγά. Αν υπάρχει υπεραφθονία κυνηγιού και δεν μπορούν να το καταναλώσουν, το θάβουν και το έχουν ως απόθεμα για να "βγάλουν" τον χειμώνα.
Στις σκανδιναβικές παραδόσεις, πίστευαν πως η αλεπού έφερνε το φως · το βόρειο σέλας στα Φινλανδικά ονομάζεται "φωτιές των αλεπούδων". Στις λαϊκές παραδόσεις της μεσαιωνικής Ευρώπης, συχνά η αλεπού επαίρνε την θέση της γάτας ως σύντροφο των μαγισσών και πολλές φορές καταδιώχτηκε λόγω της υστερίας της εποχής. Στην Κίνα και σε άλλες ασιατικές χώρες, οι αλεπούδες αντιμετωπίζονταν ως δαίμονες που επέκτειναν την ζωή τους αποπλανώντας ανθρώπους και τρεφόμενοι με τις ψυχές τους. Παρόμοιοι λαϊκοί μύθοι υπάρχουν στις παραδόσεις των Σιβηριανών Κόριακ και των Ίνουιτ.