1954年6月8日、数学者のアラン・チューリングがマンチェスター南部のウィルムズローの自宅で死体となって発見された。彼は自殺し、英国の司法制度が彼の同性愛を「治す」ことを目的としたホルモン治療による苦しみに終止符を打った。彼はまだ 42 歳でしたが、20 年にわたる業績を残し、その間に人工知能の基礎を築き、第二次世界大戦の終結に貢献するなどの重要な偉業を達成しました。しかし、多くの人が知らないのは、イギリスの天才が生物学の分野でも研究を行っていたということです。
ヒトラーを終わらせたチューリングの数学
科学において、偉大な発見をするには良い質問をすることが重要であり、チューリングはそれが非常に得意でした。長い間、人々は単一の細胞がどのようにして人間と同じくらい複雑な生物を生み出すまでに分裂することができるのか疑問に思っていました。今日、この主題については多くのことが知られていますが、当時、それは非常に広く知られた問題であり、チューリングは大好きな数学の助けを借りて答えを与えたいと考えていました。こうして彼の反応拡散システムが誕生しました。この理論では、完全な生物が発達するには 2 つのプロセスが発生する必要があると考えられています。それは、空間を通じた分子の拡散と、それらの間で生成される化学反応です。このように、対称性が破れ、均質なパターンではなく周期的なパターンが形成され、シマウマの縞の配置や鳥の羽の成長などの生物の特徴を説明できる可能性があります。それ以来、多くの科学者がこの理論に基づいて研究を行っており、その研究は科学文献に 1 万件以上の参考文献が掲載されています。これらの言及の最後は、シェフィールド大学動植物科学部の科学者チームによるもので、彼らはサメの鱗の配置を観察しているときに再びそのパターンに遭遇しました。
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サメの秘密を解読する
今日「Sciences Advances」誌に掲載された研究を実施するために、英国の科学者たちはサメの鱗の形成パターンを鶏の羽の形成パターンと比較しましたが、これはすでにアラン・チューリングの理論と結びついています。
彼らは、両方のプロセスの発生に関与する遺伝子が同じであり、それらが魚の背骨や歯などの他の動物の形質の形成パターンの背後にあるように見えることも発見しました。次に、彼らは数学者と協力して、汚い鱗の出現パターンをモデル化し、それらが動物の発育中にいくつかの化合物がどのように相互作用するかを説明するためにチューリングが提案した方程式に一致することを検証した。さらに、進化の過程でこのシステムが受けた自然の変化が、サメに攻撃者に対する防御装甲や抵抗力の低下などの機能をもたらし、サメが周囲の環境を移動しやすくしていることを検証しました。この発見のおかげで、この強力な鱗のネットワークがどのように形成されるかを正確にモデル化できるようになり、科学者はそれにヒントを得て、人と車両の両方の移動を促進する材料を製造できるようになりました。
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この研究者チームの次のステップは、サメの動きを模倣する最も効果的なモデルを探すために、さまざまな種類のサメの特定のパターンを分析することです。数学、コンピューターサイエンス、化学、生物学は、自然界での有用な応用を模索するため、そして何よりも、何十年も前から私たちがすでに知っていたこと、つまりアラン・チューリングが正しかったことを再確認するために、再び集まってきました。