豹紋 暗藏涂林方程式

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【大紀元9月1日訊】〔自由時報記者蘇孟娟/台中報導〕生物的毛皮圖紋精巧漂亮,英國數學家涂林試圖找出造物者繪製這些圖紋的公式,在一九五二年發展出「反應 — 擴散方程式」。在電腦發明之後,瓢蟲、斑馬的圖紋已被確認可依此方程式模擬出來,中興大學物理系教授廖思善(見圖,記者蘇孟娟攝 )研究團隊花了一年時間,證實花豹、美洲豹也暗藏了涂林方程式!

廖思善說,過去提及生物圖紋的產生,往往只能用遺傳學的概念帶過,該研究團隊利用科學的物理定律與數學程式的數據實證,解釋原應屬於生物概念的貓科動物圖紋形成過程,是第一步,下一個階段,他希望挑戰蛇及蝴蝶等更複雜的圖紋。

廖思善研究團隊利用涂林方程式模擬繪製出花豹與美洲豹的圖紋,研究成果已登上國際知名科學雜誌「Nature」。

廖思善說,生物圖紋除來自演化、基因形成,能否將其形成過程科學數據化,始終令科學家好奇。涂林發展出「反應 — 擴散方程式」,以數學方式計算模擬出生物圖紋,當時因電腦尚未發明,停留在理論階段。電腦發明後,科學界開始嘗試印證涂林的方程式,包括瓢蟲的斑點、斑馬的紋路等比較簡單的圖紋,均能成功繪製。

廖思善與研究助教劉瑞堂及牛津大學數學所數學生物中心教授Maini,合力挑戰有繁複毛皮的貓科動物花紋,但屢次實驗,屢次失敗。直至有次閱讀一篇生物論文,獲知成年貓科動物的花紋並非與生俱來即形成,而是先長出斑點後,再隨著成長變化成為花紋,分階段成長,研究團隊於是把推論程式計算過程分成兩階段進行。

總算,在加入包括成長時間、變化速度等參數後,順利複製繪出花豹、美洲豹的圖紋。廖思善說,包括花豹從幼年的圓點到圓環,再變化成為環邊斷裂的「玫瑰形」,與成年美洲豹呈破裂多邊形、中間有小黑點的毛紋,均能成功繪出。

(http://www.dajiyuan.com)

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