A day with Scandale - Harmonie Collection - Spring / Summer 2013
हमारे जीवन में धारियाँ आम हैं। यह एक बहुत ही बुनियादी पैटर्न है, और आसानी से लिया जा सकता है।
एक लागू गणितज्ञ के रूप में, जो अध्ययन करता है कि प्रकृति में पैटर्न कैसे बनते हैं, हालांकि, मैं धारीदार पैटर्न द्वारा पहना जाता हूं जो ज़ेब्राफ़िश अपने शरीर और पंखों पर पहनता है।
ज़ेब्राफ़िश की काली और सोने की धारियों पर करीब से नज़र डालें, और आपको अलग-अलग रंग की वर्णक कोशिकाएँ दिखाई देंगी, उनमें से हजारों। मैं इन कोशिकाओं को कल्पना करना पसंद करता हूं क्योंकि भीड़ भरे कमरे में घूमने वाले लोग: हमारी तरह, कोशिकाएं अपने पड़ोसियों के साथ चलती हैं और बातचीत करती हैं। धारियाँ दिखाई देती हैं क्योंकि कोशिकाएँ बहुत सावधानी से निर्देश देती हैं और एक दूसरे को संकेत देती हैं कि व्यवहार कैसे करें। वे भी दूर के कोशिकाओं की ओर पहुंचकर किसी तरह "हाथ हिला" सकते हैं।
गणितीय दृष्टिकोण से, ज़ेब्राफ़िश धारियाँ स्व-संगठन के क्षेत्र में आती हैं, एक ऐसी घटना जिसमें व्यक्ति किसी भी व्यक्ति की तुलना में बाहरी दिशा के बिना, कुछ पैटर्न का उत्पादन करने के लिए बातचीत करते हैं। पक्षी के झुंड और स्कूली मछलियाँ भी प्रकृति के स्व-संगठन के उदाहरण हैं। कोई भी एक मेगाफोन पर दिशा-निर्देश नहीं देता है ताकि पक्षी झुंड या वर्णक कोशिकाएं मछली की धारियों का उत्पादन करें, फिर भी उल्लेखनीय रूप से, वे दोनों पैटर्न बनाने के लिए खुद को व्यवस्थित करते हैं।
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कुछ समय पहले तक, अनुसंधान समुदाय को लगा कि केवल दो प्रकार की कोशिकाएँ ज़ेब्राफिश धारियों में शामिल थीं: काली और सोने की धारियाँ, इसलिए काली और सुनहरी कोशिकाएँ। हालांकि, प्रयोगों से पता चला कि एक तीसरा प्रकार का वर्णक कोशिका - नीला और चांदी iridophores - पैटर्न गठन के लिए महत्वपूर्ण है। इसे त्वचा से हटा दें, और zebrafish में धब्बे हैं!
तो बढ़ती zebrafish पर हजारों अलग-अलग रंग की कोशिकाएं लगातार धारियां बनाने के लिए एक साथ कैसे काम करती हैं? इस प्रश्न का उत्तर देने में मदद के लिए, मैंने गणित के प्रोफेसर ब्योर्न सैंडस्टेड के साथ मिलकर एक गणितीय मॉडल विकसित किया। हमारे मॉडल में, वर्णक कोशिकाएं निर्धारित नियमों और समीकरणों के बाद रंगीन डॉट्स होती हैं, जिनके लिए वे चारों ओर घूमते हैं, बातचीत करते हैं और अपना रंग बदलते हैं।अलग-अलग रंगों वाले सेल अलग-अलग तरीके से व्यवहार करते हैं। ज़ेब्रिफ़िश के बारे में बहुत सारे सवाल हैं, इसलिए हमने नए लोगों पर दृश्य पर ध्यान केंद्रित करने का फैसला किया: उन pesky नीले और चांदी की कोशिकाओं।
मठ मछली पर ठेठ जैविक प्रयोगों से एक अलग दृष्टिकोण प्रदान करता है। जीवविज्ञानी यह देख सकते हैं कि कोशिकाएं कैसे व्यवहार करती हैं, लेकिन यह उनके व्यवहार के पीछे संकेतों को कम करने के लिए मुश्किल है। गणितीय मॉडल का उपयोग करके, हम विभिन्न संभावित सेल इंटरैक्शन के बहुत सारे परीक्षण कर सकते हैं और सुझाव दे सकते हैं कि वास्तव में कौन से व्यवहार जीवविज्ञानी निरीक्षण करते हैं। जीवविज्ञानी वास्तविक मछली पर हमारी भविष्यवाणियों का परीक्षण कर सकते हैं।
हमारा मॉडल बताता है कि मछली की त्वचा पर चांदी और नीले रंग की कोशिकाओं को काम करने वाले कई संकेत हैं। ये सभी संकेत बेमानी हैं। कुछ संकेत सभी निर्देश हैं जिन्हें एक संपूर्ण विश्व में एक सेल की आवश्यकता हो सकती है, लेकिन दुनिया पूर्ण नहीं है। उदाहरण के लिए, हम सोचते हैं कि आस-पास की काली कोशिकाएँ अपने घनत्व और रंग को बदलने के लिए इरिडोफ़ोरस का संकेत देती हैं। लेकिन अगर उस संकेत को संचारित करने के लिए आसपास कोई काली कोशिकाएँ नहीं हैं, तो सुदूर स्वर्ण कोशिकाएँ उसी निर्देश को भर सकती हैं और प्रदान कर सकती हैं।
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आप इन निरर्थक संकेतों के बारे में सोच सकते हैं जैसे विभिन्न अलार्म घड़ियों का एक गुच्छा। यदि आपकी सुबह की एक महत्वपूर्ण बैठक है, तो आप अलार्म घड़ी सेट कर सकते हैं, अपने फोन पर एक सूचना डाल सकते हैं और एक वेक-अप कॉल मांग सकते हैं। यह सब अतिरेक का मतलब है कि आपको जागने के लिए संभवतः संकेतों का एक गुच्छा मिलेगा। लेकिन उस बंद मौके पर जब आपका फोन मर जाता है या फ्रंट डेस्क कॉल करना भूल जाता है, इसका मतलब यह भी है कि आप अभी भी समय पर अपनी बैठक में आएंगे। अतिरेक वांछित परिणाम सुनिश्चित करता है, भले ही एक संकेत विफल हो।
एक ही विचार zebrafish में काम पर हो सकता है। हमारा मॉडल बताता है कि अलग-अलग रंग की कोशिकाएं लगातार एक-दूसरे को निर्देश दे रही हैं। यह सुनिश्चित करता है कि नीले और चांदी iridophores कैसे व्यवहार करने के लिए सभी पक्षों से दिशाओं के साथ pummeled हैं। क्योंकि कई संकेत हैं, कभी-कभी विफलताओं का पैटर्न बहुत अधिक बाधित नहीं होता है। परिणाम: विश्वसनीय धारियाँ।
यह महत्वपूर्ण क्यों है? ज़ेब्राफ़िश जीन आश्चर्यजनक रूप से मानव जीन के समान हैं। यह समझते हुए कि वर्णक कोशिकाएं सामान्य और उत्परिवर्तित ज़ैब्राफिश में कैसे परस्पर क्रिया करती हैं, शोधकर्ता जीन को उनके कार्य से जोड़ना शुरू कर सकते हैं।
Zebrafish पैटर्न कैसे बनता है इसकी कहानी अभी तक समाप्त नहीं हुई है। अभी के लिए, हालांकि, अगली बार जब आप एक धारीदार मछली देखते हैं, तो उस पैटर्न को बनाने में लगाए गए सभी काम वर्णक कोशिकाओं को पहचानने के लिए एक क्षण रुकने पर विचार करें। उन भरोसेमंद धारियों सुंदर बहुत अद्भुत हैं।
यह लेख मूल रूप से अलेक्जेंड्रिया वोलकेनिंग द्वारा वार्तालाप पर प्रकाशित किया गया था। मूल लेख यहां पढ़ें।
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