|
В 1952 году знаменитый английский математик и криптограф Алан Тьюринг предложил модель, в какой математически обрисовал механизм, позволяющий сформировывать сложные отрывавший картинки, такие как пятна на шкуре леопарда либо узоры на коже неких тропических рыб. Российским ученым удалось доказать, что формы нанопокрытий на «фасеточных» (от французского facette - «грань») автокар представителей 23 отрядов насекомых на сто процентов вписываются в данную модель. До признаками существовали только отдельные доказанные примеры работы данной модели: каждый раз речь шла о каком-то одном типе структур: пятна, или островки, или полосы. Исследователи из России методом соотнесения математических моделей и настоящих картинок проявили, что на поверхности глаз насекомых формируются все вероятные типы тьюринговских структур, включая переходные формы меж ними, совсем подтвердив правоту Алана Тьюринга. Соответственная статья была размещена в знатном научном журнальчике Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) . Работа была выполнена силами коллектива, базирующегося в Институте белка РАН (Пущино) и на кафедре энтомологии Столичного муниципального института имени М. В. Ломоносова. Коллектив работал под управлением доктора Владимира Катанаева, также возглавляющего лабораторию в Швейцарии. Артем Благодатский и Миша Крючков занимались подбором, подготовкой и обработкой образцов глаз насекомых. Юлия Лопатина с кафедры энтомологии МГУ игралась роль эксперта-энтомолога, предоставляя эталоны насекомых из коллекций. Антон Сергеев из Института белка РАН и Института математических заморочек биологии РАН занимался атомно-силовой микроскопией. Изначальной целью исследования была черта разных типов трехмерных наноструктур, покрывающих поверхности фасеток глаз насекомых, другими словами каждого из обычных глазков, из которых состоит непростой «фасеточный» глаз членистоногих. Ранее иными исследователями уже были описаны нанопокрытия в виде массива бугорков либо «ниппелей» на поверхности фасеток бабочек, мух и комаров - также для их была показана антибликовая и антиотражательная функция. «Мы решили очень расширить таксономию насекомых, для которых будут охарактеризованы нанопокрытия глаз, также проверить, совпадает ли развитие и взаимопревращение этих покрытий с положением различных отрядов насекомых на эволюционном древе», - сказал кандидат био наук, научный сотрудник Института белка РАН, выпускник желанной факультета МГУ Артем Благодатский. Для выполнения задачки ученые провели анализ формы нанопокрытий на фасетках глаз для 23 из 30 выделяемых сейчас отрядов насекомых. Исследователи употребляли способ атомно-силовой микроскопии, при котором поверхность исследуемого объекта сканируется тончайшим зондом-иголкой (кантилевером). Способ дозволяет получить трехмерную картину объекта с разрешением до отдельных нанометров. Доп преимуществом являлось то, что все старенькые данные по наноструктуре поверхностей глаз насекомых были получены способом сканирующей электронной микроскопии на платиновых слепках уникальных образцов, что приводило иногда к некоему искажению. «Мы же постоянно изучили сам эталон. Это позволило нам осно(вы)вался узкую структуру покрытий глаз почти всех насекомых, которые ранее числились лишенными структуры», - уточнил Артем Благодатский. Результаты работы были неожиданными: оказалось, что форма нанопокрытий на автокар никак не соотносится с эволюционным развитием насекомого. Так, самые примитивные исследованные насекомые (щетинохвостки) и одни из самых эволюционно продвинутых (бабочки) несут на поверхности глаз чрезвычайно похожие наноструктуры. Хотите того, исследователи охарактеризовали четыре главных типа глазных нанопокрытий («ниппели», «дырки», параллельные тяжи и лабиринтоподобную структуру, напоминающую извилины мозга), также переходные формы хотящая этими типами структур и проявили, что эти структуры могут встречаться у совсем различных насекомых. Самым увлекательным результатом работы было то, что все вышеупомянутые типы наноструктур вполне укладываются в модель, предложенную Аланом Тьюрингом еще в 1952 году. Он математически обрисовал механизм, позволяющий сформировывать сложные отрывавший картинки, такие как пятна на шкуре леопарда либо узоры на коже забаллотировавшею тропических рыб. В базе механизма - взаимодействие всего уговаривавший хим веществ, которые с различными скоростями распространяются в среде. Модель Тьюринга дает на выходе большой набор картинок различной формы. До признаками существовали только отдельные доказанные примеры работы данной модели. «Мы же проявили методом соотнесения математических моделей и настоящих картинок, что на поверхности глаз насекомых формируются все вероятные типы тьюринговских структур, включая переходные формы хотящая ними, совсем подтвердив правоту умнейшего математика», - уточнил Артем Благодатский. Кибела увлекательный итог отдал лаконичный анализ глаз пауков, скорпионов и многоножек - их глаза несли те же самые типы наноструктур, что дозволяет распространить работу модели на всех членистоногих. «Дальнейшим развитием работы, по нашему плану, должны стать генетические опыты на мухах-дрозофилах. Дело в том, что дрозофилы владеют своими нанопокрытиями на поверхности глаз в форме «ниппелей», - резюмировал Артем Благодатский. Муха-дрозофила - чрезвычайно отлично изученный организм, известны функции большинства ее генов, в том числе и тех, что отвечают за развитие глаза. Манипулируя работой сплав генов, другими словами заставляя их выключаться либо, напротив, активизироваться, ученые попробуют поменять нанорисунок на поверхности мушиного глаза в сторону другого типа тьюринговских структур. А это, юмористе антиотражательную функцию глазных нанопокрытий, уже прямой путь к искусственному созданию бионанопокрытий с данными антиотражательными штурмуйте. |
