Vì sao con báo có đốm còn ngựa vằn lại có sọc?

[Nguyễn Hoàng]

Bạn có bao giờ tự hỏi, vì sao con báo lại có đốm còn ngựa vằn lại có sọc không? Hóa ra, câu trả lời lại nằm trong… sự “không hoàn hảo” của tự nhiên.

Vẻ đẹp đến từ sự hỗn độn​

Trong nhiều thập kỷ, giới khoa học luôn tò mò về cách mà động vật hình thành nên các hoa văn độc đáo của chúng. Từ những đốm tròn trên báo, những sọc trắng đen của ngựa vằn cho tới hoa văn hình lục giác trên loài cá nóc hộp trang trí, tất cả dường như đều tuân theo một “công thức” nào đó của tự nhiên. Nhưng phải đến nay, các nhà nghiên cứu mới đến gần hơn với câu trả lời.

Các chuyên gia đã xem xét các mô hình tự nhiên ở cá - chẳng hạn như các dấu hiệu hình lục giác trên cá hộp trang trí - và cố gắng tái tạo chúng cho nghiên cứu của họ.

Dựa trên lý thuyết của nhà toán học Alan Turing – người từng đề xuất rằng khi mô da phát triển, nó sẽ tạo ra các chất hóa học khuếch tán và tương tác lẫn nhau – nhóm nghiên cứu tại Đại học Colorado Boulder đã mở rộng thêm mô hình này. Turing từng cho rằng một số chất hóa học kích hoạt tế bào tạo sắc tố, trong khi số khác lại ức chế, khiến các vùng sáng – tối xen kẽ nhau như đốm và sọc. Tuy nhiên, khi mô phỏng trên máy tính, kết quả lại quá đều, thiếu đi sự “tự nhiên”.

Khi tự nhiên không hoàn hảo – và đó là điều hoàn hảo​

Để tiến gần hơn tới thực tế, nhóm nghiên cứu thêm vào yếu tố “khuếch tán kéo theo” – tức là khi một tế bào di chuyển, nó kéo theo các phần tử khác xung quanh. Nhưng kết quả lại quá hoàn hảo: các hình lục giác đều nhau, gọn gàng, không khác gì mô hình nhân tạo. Vấn đề là ở chỗ: tự nhiên không vận hành như vậy.

Bước ngoặt đến khi họ nhận ra rằng các tế bào trong quá trình phát triển không hề có kích thước đồng nhất. Chính sự khác nhau ấy, kết hợp với chuyển động ngẫu nhiên, đã tạo ra những hoa văn bất đối xứng, hơi lệch, nhưng lại giống hệt trong tự nhiên. Mô phỏng cuối cùng cho ra hình ảnh với các vết nứt, đường viền và kết cấu hạt sống động, gần như “chụp” lại được cái đẹp thật của động vật.

Nhà nghiên cứu Ankur Gupta nói: “Sự không hoàn hảo tồn tại ở khắp nơi trong tự nhiên, và chính nó tạo nên vẻ đẹp.”

Ứng dụng của sự hỗn độn​

Khám phá này không chỉ giúp ta hiểu vì sao con báo có đốm và ngựa vằn có sọc. Nó còn mở ra hướng mới trong công nghệ vật liệu. Nếu hiểu được cách tế bào tự tổ chức, con người có thể tạo ra vật liệu có khả năng thay đổi màu sắc như da tắc kè hoa, hoặc phát triển các phương pháp đưa thuốc chính xác đến từng bộ phận trong cơ thể.

Nhóm nghiên cứu tiết lộ cách các tế bào sắc tố bắt đầu xáo trộn với nhau (như hình ảnh) trước khi tách ra để tạo thành các mẫu riêng biệt

Ở đây, quá trình khuếch tán có thể được nhìn thấy đang diễn ra khi các tế bào di chuyển và 'kéo' các hạt khác theo chúng

Kết quả cuối cùng là một mô hình trông 'rất giống' với những mô hình xuất hiện trong tự nhiên, họ kết luận.
​

Cái đẹp không hoàn hảo của tự nhiên, hóa ra lại chứa đựng những bí mật mà công nghệ hiện đại đang học hỏi từng ngày.

Theo: Dailymail