Le rostre des nouveau-nés de requin-chat écailles SEM. Crédit :Rory Cooper - Université de Sheffield
Un système proposé par le briseur de code de la Seconde Guerre mondiale Alan Turing il y a plus de 60 ans peut expliquer la structuration des écailles en forme de dent que possèdent les requins, selon de nouvelles recherches.
Des scientifiques du département des sciences animales et végétales de l'Université de Sheffield ont découvert que la théorie de la réaction-diffusion de Turing, largement acceptée comme méthode de modelage des poils de souris et des plumes de poulet, s'applique également aux écailles de requin.
Les résultats peuvent expliquer comment le motif des écailles de requin a évolué pour réduire la traînée pendant la nage, économisant ainsi de l'énergie pendant le mouvement. Les scientifiques pensent que l'étude de la structuration pourrait aider à concevoir de nouveaux matériaux inspirés des requins pour améliorer l'efficacité énergétique et de transport.
Turing, ancêtre de l'informatique, a inventé le système de réaction-diffusion qui a été publié en 1952, deux ans avant sa mort. Ses équations décrivent comment les signaux moléculaires peuvent interagir pour former des motifs complexes.
Dans le journal, publié aujourd'hui dans la revue Avancées scientifiques , les chercheurs ont comparé la structuration des écailles de requin à celle des plumes de poulet.
Ils ont découvert que les mêmes gènes de base sous-jacents à la structuration des plumes sous-tendent également le développement des écailles de requin et suggèrent que ces gènes pourraient être impliqués dans la structuration d'autres structures cutanées diverses de vertébrés, comme les épines et les dents.
Embryon de catshark CT dorsal - 90 jours après la fécondation. Crédit :rendu par Rory Cooper, scanné par Kyle Martin et Amin Garbout au Centre d'imagerie et d'analyse, Musée d'histoire naturelle
Dr Gareth Fraser, anciennement de l'Université de Sheffield et maintenant à l'Université de Floride, a déclaré:"Nous avons commencé à regarder les poussins et la façon dont ils développent leurs plumes. Nous avons trouvé ces très belles lignes d'expression génétique, ce modèle où apparaissent ces taches qui finissent par se transformer en plumes. Nous avons pensé que le requin faisait peut-être la même chose, et nous avons trouvé deux rangées sur la surface dorsale, qui démarrent tout le processus.
« Nous avons fait équipe avec un mathématicien pour déterminer quel est le motif et si nous pouvons le modéliser. Nous avons découvert que les denticules de peau de requin sont précisément modelés grâce à un ensemble d'équations qu'Alan Turing, le mathématicien, informaticien et le briseur de code — a proposé.
"Ces équations décrivent comment certains produits chimiques interagissent au cours du développement animal et nous avons constaté que ces équations expliquent la structuration de ces unités."
Les chercheurs ont également démontré comment peaufiner les entrées du système de Turing peut entraîner des modèles d'échelle divers comparables à ceux observés chez les espèces de requins et de raies vivantes aujourd'hui.
Ils suggèrent que les variations naturelles du système de Turing peuvent avoir permis l'évolution de différents traits chez ces animaux, y compris la fourniture d'une réduction de traînée et d'un blindage défensif.
