Matematiker opdager nøgleaspekter, der understreger zebrafiskens karakteristiske mønstre

En matematiker fra Cardiff University har kastet nyt lys over det mangeårige mysterium om, hvordan zebrafisk udvikler de karakteristiske stribede mønstre på deres hud.

I en ny undersøgelse, Dr. Thomas Woolley har simuleret den indviklede proces, der ser de pigmenterede hudceller fra zebrafisken involveret i et spil kat og mus, mens de jagter efter hver i de tidlige udviklingsstadier, før de hviler for at skabe et endeligt mønster.

Dr. Woolley opdagede, at en nøglefaktor er de vinkler, cellerne jager efter hinanden, og disse vinkler kan afgøre, om en zebrafisk udvikler sine karakteristiske striber, knækkede striber, prikkede mønstre eller nogle gange slet ikke noget mønster.

Resultaterne er blevet præsenteret i tidsskriftet Fysisk gennemgang E .

I stedet for at have et mønster indgroet i deres genetiske kode, Zebrafisk starter deres liv som gennemsigtige embryoner, før de udvikler ikoniske mønstre over tid, efterhånden som de vokser til voksne. Som det ofte er tilfældet i naturen, der findes mange mulige mutationer, og dette kan diktere det mønster, der udvikler sig i zebrafisken.

Flere forskere har undersøgt, hvordan og hvorfor disse mønstre dannes og har konkluderet, at det er et resultat af tre typer pigmentceller, der interagerer med hinanden. Mere specifikt, sorte pigmentceller (melanoforer), gule pigmentceller (xanthoforer) og sølvfarvede pigmentceller (iridoforer), jager efter hinanden, indtil et endeligt mønster er nået.

Mens hundredvis af disse jagter udspiller sig, de gule celler skubber til sidst de sorte celler i en position til at danne et tydeligt mønster.

Dr Woolley, fra Cardiff University's School of Mathematics, sagde:"Eksperimentalister har vist, at når disse to typer celler placeres i en petriskål, de ser ud til at jage efter hinanden, lidt ligesom pacman, der jagter spøgelserne. Imidlertid, i stedet for at jage hinanden i lige linjer, de ser ud til at jagte hinanden i en spiral.

"Min nye forskning har vist, at den vinkel, som cellerne jager efter hinanden i, er afgørende for at bestemme det endelige mønster, som vi ser på forskellige typer zebrafisk."

I sit studie, Dr. Woolley udførte en række computersimuleringer, der tog et bredt overblik over, hvordan celler bevæger sig og interagerer, når zebrafisken blot er et par uger gammel. Forskellige mønstre blev derefter spontant genereret afhængigt af jagtreglerne.

Ved at eksperimentere med forskellige jagtvinkler i sine simuleringer, Dr. Woolley var i stand til at genskabe de forskellige mønstre, der udstilles af zebrafisk.