Учёные открыли, как животные отращивают острые части тела

Междисциплинарная команда из Университета Монаша открыла новое универсальное правило биологического роста. Оно объясняет удивительное сходство форм острых структур во всём древе жизни: зубов, рогов, когтей, клювов, раковин животных и даже шипов и колючек растений.

В новом исследовании, опубликованном в BMC Biology, команда продемонстрировала правило «степенного каскада» (power cascade), основанное на том, как форма «каскадом» распространяется вдоль зуба, следуя степенному закону.

Когда бивень слона растёт в длину, он растёт в ширину с очень специфической скоростью, следующей «степенному закону» — математической закономерности, при которой существует линейная зависимость между логарифмом ширины и длины зуба. Степенные законы встречаются повсюду в природе.

Эта закономерность применима ко многим животным: зубам гигантских акул, Tyrannosaurus rex, мамонтов и даже людей. Удивительно, но этот степенной закон работает для когтей, копыт, рогов, паучьих клыков, раковин улиток, рогов и клювов млекопитающих, птиц и динозавров. Помимо животных, команда также наблюдала его в шипах розового куста и лимонного дерева.

«Мы были потрясены, обнаружив его почти везде, куда ни посмотрели, по всему царству жизни — у живых животных и у вымерших миллионы лет назад», — сказал руководитель исследования доцент Алистер Эванс.

Новая закономерность развивает идеи полимата, анатома, физика и математика сэра Кристофера Рена. В 1659 году Рен предположил, что раковина улитки может быть конусом, закрученным в логарифмическую спираль. Новое исследование показывает, что раковины и другие формы, такие как зубы и рога, на самом деле являются формой «степенного каскада» (так называемый «степенной конус»).

«Это новое правило — недостающий фрагмент 350-летней головоломки о том, как растут животные и их части», — отметил доцент Эванс.

Поскольку так много структур следуют этой модели роста, мы можем использовать её для прогнозирования вероятной картины эволюции. Это даже позволяет предсказать, как выглядели бы мифические животные, если бы они следовали тем же законам природы.