Alan Turing prédit que les requins et les oiseaux partagent un long métrage surprenant

Les motifs sont partout dans la nature, des couleurs de Jupiter aux rayures d’un poisson zèbre. Des modèles apparaissent même chez des animaux très différents. Les scientifiques savent depuis longtemps que les poils de mammifères et les plumes d’oiseaux suivent un modèle d’arrangement particulier, et de nouvelles recherches publiées dans Progrès de la science montre que les écailles de requin suivent le même schéma.

Dans le document publié le 7 novembre, une équipe de chercheurs a déterminé comment les denticules des requins - les petites écailles en forme de V qui recouvrent leur corps - suivent le modèle identifié par la théorie de la réaction de diffusion d’Alan Turing. Cette théorie, publiée en 1952 par le mathématicien qui a publié le code, décrit comment les molécules des systèmes biologiques peuvent donner lieu à des modèles particuliers. Les scientifiques ont découvert depuis que ces modèles permettent de décrire avec précision le développement des follicules pileux et la formation de plumes. Les requins se joignent maintenant à la liste des animaux dont Turing avait prédit les appendices.

Gareth Fraser, Ph.D., professeur adjoint de biologie du développement évolutif à l'Université de Floride, a travaillé sur la recherche à l'université de Sheffield au Royaume-Uni. Il a d'abord remarqué quelque chose d'intéressant dans l'ADN des poulets tout en examinant la manière dont ils développent leurs plumes.

«Nous avons trouvé ces très belles lignées d’expression génique à cet endroit où ces taches apparaissent et qui finissent par se transformer en plumes», a déclaré Fraser. «Nous pensions que le requin faisait peut-être la même chose et nous avons trouvé deux rangées sur la surface dorsale, qui lancent tout le processus.»

Grâce à une analyse génétique et à une expérience d’inhibition génétique chez le chatshark à petites taches (Scyliorhinus canicula), les scientifiques ont empêché certains gènes d'être exprimés dans des embryons de requin - des gènes similaires à ceux qui contrôlent le processus de développement des plumes chez les poussins. Ce faisant, ils ont découvert qu’ils pouvaient empêcher le développement de certaines rangées d’échelles, ce qui conforte l’idée selon laquelle les annexes des poulets et des requins sont contrôlées par un ensemble similaire d’informations génétiques.

Mais ils voulaient également savoir si les schémas des écailles de requin cadraient avec les calculs de Turing.

«Nous avons fait équipe avec un mathématicien pour déterminer le modèle et savoir si nous pouvons le modéliser. Nous avons constaté que les denticules de peau de requin sont structurés avec précision à travers un ensemble d'équations qu'Allan Turing - le mathématicien, l'informaticien et le rédacteur de code - a proposé, »a déclaré Fraser. Ses collègues et lui-même ont découvert que les équations de réaction-diffusion de Turing correspondaient à ce qu’ils avaient observé sur les denticules des requins, montrés dans la vidéo du scanner ci-dessus.

Rory Cooper, Ph.D. Un étudiant de l'université de Sheffield et premier auteur de l'article expliquait que, les requins appartenant à une branche extrêmement ancienne de l'évolution des vertébrés, étudier la peau de requin peut donner aux scientifiques une meilleure idée de ce à quoi ressemblent les appendices de la peau des vertébrés - comme les cheveux et les écailles - tôt.

«Nous voulions en savoir plus sur les processus de développement qui contrôlent la structuration de ces diverses structures, et donc sur les processus qui facilitent leurs diverses fonctions», a-t-il déclaré.