Las matemáticas detrás del atuendo del lagarto ocelado

La piel del lagarto ocelado responde al algoritmo denominado autómata celular / Nature

 

El estampado característico de la piel del lagarto ocelado (Timon lepidus) muestra un patrón laberíntico de manchas verdes y negras. Aunque no siempre es así. Cuando nace, su piel es de un color marrón moteado con puntos blancos, pero su apariencia varía hasta que adquiere las bellas pigmentaciones que cubren su cuerpo en la edad adulta. Hablar de los intrincados dibujos que recrea la naturaleza y de que estos no son aleatorios, sino que siguen un patrón matemático, no es algo nuevo. Lo que sí es noticia es que este reptil va por libre: el algoritmo que configura su imagen no es el mismo que siguen el resto de criaturas.

Mientras que otros animales, por ejemplo la cebra o el leopardo, muestran unos patrones de color determinados por la interacción de células individuales, los autores encontraron que en el caso del lagarto ocelado, el color de cada mancha está determinado por el de sus vecinas. Según un estudio publicado en la revista Nature y realizado por científicos de la Universidad de Ginebra (Suiza) y la Universidad de la Columbia Británica (Canadá), el patrón cromático de este lagarto responde a un algoritmo que, en términos informáticos, se denomina autómata celular, (modelo puesto en práctica el matemático húngaro John von Neumann) en el que el comportamiento individual de una unidad depende del de las unidades a las que está conectada. En este caso concreto, es posible prever si las escalas de la piel del lagarto (unidades de color) serán verdes o negras, solo conociendo el color de una. Según este estudio, las escalas verdes se rodean de cuatro negras y dos verdes, mientras que cada negra estaba acompañada de tres verdes y otras tres de su color.


 Michel C. Milinkovitch

Hasta ahora, la existencia de patrones sencillos en la naturaleza, como las manchas de las cebras, respondían, de manera prácticamente unánime, a las ecuaciones de Turing. Como cuenta en este artículo de Agencia SINC, el matemático británico Alan Turing descubrió un sistema de dos moléculas que podían crear patrones de manchas o de rayas si las moléculas se difundían e interactuaban químicamente de una determinada manera. Sus ecuaciones se extraen de su publicación de 1952 'The Chemical Basis for Morphogenesis', en Philosophical Transactions of the Royal Society of London.

Y entonces, ¿por qué los lagartos no siguen las mismas reglas que gobiernan las marcas en la mayoría de los otros animales? Debido a que las leyes de Turing parten de una interacción celular, los científicos sugieren que el cambio del espesor de la piel entre las distintas escalas del lagarto (mucho más delgada en los límites de cada escala), impide la trasmisión de información celular, necesaria para que se cumpla este algoritmo.


 Michel C. Milinkovitch

Para investigar este fenómeno, Michel Milinkovitch, biofísico de la universidad suiza, y sus colegas tomaron fotografías de alta resolución de las espaldas de tres lagartos machos. El biólogo de sistemas James Sharpe del Centro de Regulación Genómica de Barcelona, España, considera que el hallazgo es emocionante: "La biología tiende a ser bastante flexible y blanda, y esto es digital y discreto".

 

Beatriz de Vera
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