Открыт новый математический закон, согласно которому растут зубы, когти, рога

Ученые из Австралии вывели новое правило роста, которое определяет форму и развитие заостренных биологических структур у животных и растений, таких как зубы, рога, когти, клювы и шипы.

Работа опубликована в BMC Biology. В центре внимания группы ученых из Университета Монаша (Австралия) под руководством Алистера Р. Эванса всегда находилась морфологическая эволюция, то есть формы, которые приобретают живые организмы. Теми же вопросами в свое время занимался английский математик и архитектор Кристофер Рен — создатель английского реновского классицизма и первооткрыватель правила, согласно которому растут раковины улиток. Он выяснил, что их форма определяется математикой логарифмических спиралей: одна сторона раковины растет быстрее, чем другая, благодаря чему они и закручиваются.

Команда австралийских ученых решила выяснить, как растут зубы у животных. Для этого они провели сравнительный анализ сотен зубов, измеряя их ширину по мере роста (удлинения). В результате удалось вывести простой математический закон, который определяет форму заостренных структур у живых организмов. В ее основе лежит модель так называемого энергетического каскада, которая объясняет чрезвычайное разнообразие форм зубов у позвоночных. Та же формула описывает форму других заостренных объектов: зубов, рогов, шипов.

Правило основано на так называемом силовом конусе, который образуется, когда скорость роста радиальной мощности не равна скорости роста мощности по длине. Модель каскада мощности работает независимо от логарифмической спирали и присутствует во всех биологических системах. Каскад мощности обеспечивает механическую основу для создания остроконечных структур у живых организмов. «Мы были шокированы, когда увидели, что этот закон действует абсолютно у всех животных — как ныне живущих, так и вымерших миллионы лет назад», — говорит руководитель исследования Алистер Р. Эванс.

Помимо прочего, ученые выяснили, что математическое правило позволяет узнавать возраст животного по форме его зубов. А поскольку модель описывает еще рост клыков рогов и клювов, то по ней, вероятно, можно будет определять и возраст их обладателей.