Araştırmacılar, çizgili lalelerin kendine özgü desenlerini nasıl aldığını açıklamak için matematiksel bir model kullanarak asırlık bir çiçek gizemine bir cevap buldular.
Genellikle “kırık laleler” olarak adlandırılan popüler çiçeğin çizgili varyasyonları 17. yüzyılda güzel işaretleri için açıldı. 1928’den beri paternin lale kıran virüs olarak bilinen viral bir enfeksiyondan kaynaklandığı bilinmektedir, ancak imza çizgilerinin tam olarak nasıl oluştuğu, şimdiye kadar çözülmemiş bir gizem olarak kaldı.
Yayınlanan bir çalışmada Doğa İletişim Biyolojisi ve Alberta Üniversitesi Matematik Profesörü Thomas Hillen tarafından yönetilen araştırmacılar, lale kıran virüsün, lalelere canlı renklerini veren pigmentler olan antosiyaninlerin üretimini engellediğini buldular.
Hillen, “Bitki bir pigment üretmek istiyor ve virüs bir virüs üretmek istiyor. Virüs çok güçlüse, makineyi tamamen devralıyor ve herhangi bir renk üretmek için daha fazla kaynak yok.” Diyor.
Çizgili desen ortaya çıkar, çünkü enfekte olan lale yapraklarının alanları neredeyse renksiz hale gelirken, daha az geniş enfeksiyonu olan alanlar renklerini korur.
Virüs, pigment üretimi ve bitki içindeki hücresel kaynaklar arasındaki etkileşimi simüle etmek için Hillen ve işbirlikçileri, iki temel mekanizma, substrat aktivatör mekanizması ve Wolpert’in konumsal bilgi mekanizması içeren bir matematiksel model tasarladı.
Substrat-aktivatör mekanizması, doğada zebralardaki şeritler veya leoparlardaki noktalar gibi diğer desenlerden sorumlu olan Turing Instability adlı iyi bilinen bir matematiksel kavrama benzer. Bu mekanizma, virüsün lale içindeki farklı oranlarda nasıl hareket ettiğini, az ya da çok enfeksiyona sahip alanlar ve sonuç olarak az çok pigmentasyonun nasıl olduğunu açıklamaya yardımcı olur.
Hillen, bazı mağazaların büyük Black Friday satışları ve bazılarının olmadığı bir alışveriş merkezine benziyor. Satılık ürünler substrat, müşteriler aktivatörlerdir ve mekanizma, diğer mağazalar boş kalırken, orada kümelerde toplanan en iyi satışlarla mağazalara koşarken davranışlarını tanımlar. Lale terimleriyle, substrat, bitkinin pigmentleri yapmak için kullandığı hücresel kaynaklardır ve aktivatör virüsdür.
Wolpert’in konumsal bilgi mekanizması başlangıçta gelişmekte olan bir embriyo içinde gerçekleşen kimyasal sinyali açıklamak için tasarlanmıştır. Organlar geliştikçe Hillen, hücrelerin nereye gideceğine dair bilgiye ihtiyacı olduğunu açıklıyor. “Diyelim ki bir kalp hücresi var – sağlıklı bir kalp yerleşmek ve oluşturmak için diğer tüm kalp hücreleriyle buluşmak gerekir? Mekanizma, hücrelerin doğru sinyali alırlarsa durdukları ve kalbe yerleşmeleri durumunda durdukları kimyasal sinyal ile ilgilidir.”
Modelde birlikte çalışan aktivatör-substrat mekanizması, virüsün eşit olmayan bir şekilde yayılmasına neden olan lale instabilite yaratarak işleri başlatırken, Wolpert’in mekanizması Petal’ın her bir bölümünde ne kadar pigment gerektiğine işaret ediyor. Sonuç? “Tulipmania” sırasında göz sulama fiyatı emreten göz alıcı çiçekler.
Modeli test etmek için, araştırma sırasında ilk yazarı ve bir lisans öğrencisi Aidan Wong, matematikte sıklıkla kullanılan bir programlama dili olan Matlab’a kodu girdi. Simülasyon, çizgili lale yapraklarının görünümünü taklit eden çeşitli görüntüler verdi.
“Diferansiyel denklemlerde ne yazırsanız yazın, bir programlama dilinde de yazabilir ve daha sonra bilgisayarda çözebilirsiniz,” diyor Hillen, “Böylece güzel lale görüntüleriyle dolu bir ekran elde edersiniz.”
Hillen’e göre, model doğada bulunan diğer kalıpları daha iyi anlamak için kullanılabilir. Örneğin, Lily ailesindeki bitkilerin muhtemelen lalelerle aynı mekanizmalardan etkileneceğini öne sürüyor, çünkü her iki çiçek de besinlerini benzer şekilde taşıyor. Ve virüs bitkiyi zayıflatmaktan sorumlu olduğundan, matematiksel modelleme, yetiştiricilerin ticari bitkilerdeki viral enfeksiyonlardan kaçınmasına yardımcı olmada da yararlı olabilir.
