Животный мир полон удивительных узоров — от тигриных полос до пятен леопарда. За этой красотой стоит сложная химия. Исследователи из Университета Колорадо в Боулдере усовершенствовали свою теорию образования природных узоров и смогли воспроизвести их характерные неровности, например, неровные пятна на шкуре леопарда. Новый механизм, описанный в журнале Matter, может стать основой для создания материалов, реагирующих на окружающую среду — тканей, способных менять цвет или подстраиваться под свет и температуру.
Еще в 1952 году математик Алан Тьюринг предположил, что узоры на теле животных возникают из-за взаимодействия химических веществ, распространяющихся в ткани подобно молоку, которое растекается в кофе. Одни вещества активируют клетки, вырабатывающие пигмент, другие подавляют их, создавая пробелы между пятнами. Но компьютерные модели по этой теории давали слишком размытые результаты — природа работает тоньше.
В 2023 году инженер Анкур Гупта добавил к модели Тьюринга новый процесс — диффузиофероз. Это явление, при котором движущиеся частицы увлекают за собой другие, как мыло вытягивает грязь из ткани при стирке. С его помощью удалось получить узоры с более четкими контурами, например, как у рыбы-кузовка, покрытой фиолетовыми и черными шестиугольниками. Но рисунок оказался чрезмерно правильным — в природе не бывает абсолютно одинаковых форм и расстояний.
Чтобы приблизить модель к реальности, Гупта задал клеткам разные размеры и движение в ткани. В результате симуляция стала правдоподобнее — линии местами прерывались, пятна различались по форме, появлялась естественная неровность. Это можно представить как поток шариков разного диаметра в узкой трубке: крупные оставляют толстые следы, мелкие — тонкие, а иногда сталкиваются и нарушают порядок. Так и рождаются живые узоры на шкурах животных. Эта модель впервые позволила воспроизвести природную «шероховатость» — те небольшие отклонения, которые делают узоры живыми.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, как хамелеоны меняют цвет.
