Can Math Explain How Animals Get Their Patterns?YouTube↗  IA↗(long shot)
Science & Technology  701.1K views 15.9K likes 213 dislikes   11 Aug 2016
MinuteEarth 3.3M subscribers N/A YouTube↗


Please select the problem
You must specify your email and describe the problem in detail
Describe your problem in detail if it's not obvious

Click to Play Video Click to Play Video
تبدو الطبيعة كمجموعة ظاهرية غير منتهية من الأنماط - من بقع البقرة إلى
Nature exhibits a seemingly endless array of patterns – from the cow’s spots to
خطوط سمكة السحل وحتّى بقع وخطوط الفهد - ولكن آلان تورينغ
the surgeonfish’s stripes to the cheetah’s spots and stripes – but Alan Turing (the
(الرجل الذي اخترع الكمبيوتر) فكّر بأن هذه الأنماط قد لا تختلف كثيرًا.
guy who invented computers) thought those patterns might not actually be all that different.
لتوضيح ما قصده، صاغ مجموعة بسيطة من القواعد رياضية التي من شأنها
To show what he meant, he came up with a simple set of mathematical rules that could give
أن تُحدث جميع أنواع الأنماط.
rise to all manner of patterns.
تنص القواعد على أنّه: داخل كل كائن نظري
The rules go something like this: Inside each theoretical organism, there are
توجد مادتان تسميان: منشط ومثبط.
two substances called an activator and an inhibitor.
يحفز المنشط إنتاج المادتين، في حين يبطئ المثبط معدل إنتاجهما.
The activator stimulates production of both substances, while the inhibitor slows production
down.
بكلمات أخرى، يشبه ذلك العلاقة بين المفترس والفريسة: فكلما زادت أعداد الأرانب (المنشطات)
In other words, it’s kind of like a predator-prey relationship: the more activator bunnies there
زادت أعداد الأرانب المولودة. لكن الأعداد الكبيرة للأرانب تعني أيضًا طعامًا أكثر
are, the more new bunnies they make, but a bigger bunny population also means more food
للثعالب (المثبطات)، مما يعني عدد ثعالب أكبر، فيؤدي ذلك إلى تقليل عدد الأرانب،
for the inhibitor foxes, which means more foxes, which leads to fewer bunnies, which
ثم عدد ثعالب أقل. باستثناء أن قانون تورينغ يقول إنه كلما زادت نسبة أعداد الفرائس
leads to fewer foxes.Except that Turing’s rules say that, as the populations of predator
والمفترسين، زاد معدل نطاقها - إلا أن الثعالب تحتاج إلى مساحة أكبر، لذلك يتمدد نطاقها
and prey increase, their ranges expand – only, the foxes need more room, so their range expands
بشكل أسرع من نطاق الأرانب.
faster than the bunnies’ range.
بعد قليل، تهيمن الثعالب على المناطق المحيطة، تاركة الأرانب في الوسط لتستمر
Soon, the foxes dominate the surrounding areas, leaving the bunnies in the middle to keep
بالتكاثر.
multiplying.
فنحصل في نهاية المطاف على بحيرة من المنشطات محاطة بخندق من المثبطات.
So what we end up with is a pool of activator surrounded by a moat of inhibitor . And wherever
وحيثما توفرت منشطات أكثر وفرة من المثبطات، فسينتج نوعًا من التغيير- مثل
the activator is more abundant than the inhibitor, it triggers some kind of change – like the
إنتاج الأصباغ - والتي في هذه الحالة، تُحدث بقعة من اللون.
production of pigment – which, in this case, gives rise to a spot of color.
يكمن جمال نظرية تورينغ في أنه إذا ضبطنا المتغيرات، مثل نسبة انتشار
The beauty of Turing's theory is that, by adjusting the variables, like the spreading
المنشطات والمثبطات، أو مساحة النظام الكليّة، ستستطيع الحصول على
rate of the activator and inhibitor, or the total area of the system, you can get all
جميع أنواع الأنماط.
kinds of patterns.
على سبيل المثال، إذا بدأت بكمية منشطات أكثر قليلًا من كمية المثبطات لمجموعة من البقع،
For example, if you start out with slightly more activator than inhibitor in a bunch of
فسينتهي بك المطاف بِـ .... حسنًا، مجموعة من النقاط.
spots, you might end up with...well, a bunch of spots.
أو إذا كان النظام عبارة شريط ضيق - مثل الثعبان أو الذيل -
Or, if the system is just a narrow little strip – like a snake or a tail – you might
ربما تحصل على أشرطة.
end up with stripes.
أو في حال انتشار المنشط بشكل أسرع قليلًا، فلربما يتسرب وينضم لبقعٍ أخرى
Or, if the activator spreads a little faster, it might leak out and join up with other patches
من المنشط الهارب، مشكلًا نمط المتاهة.
of escaping activator, creating a labyrinth pattern.
هذا ويمكن استخدام قواعد تورينغ لتحفيز الأنماط التي تحاكي بدقة
What’s more, Turing’s rules could be used to simulate patterns that closely mimic the
اللطخات على الأبقار، والخطوط على الأسماك، والأنماط الفسيفسائية على الزرافة،
splotches on cows, the stripes on fish, the mosaic patterns on giraffes, and even the
أو حتى مخالب الهيدرا.
tentacles on hydras.
لكن حقيقة أن قواعده الرياضية المثبتة على الورق، لم تثبت إتباع الطبيعة لهذه القواعد.
But the fact that his mathematical rules worked on paper didn't prove that nature followed
them.
والآن وبعد عدة عقود، ما زال العلماء يحاولون معرفة ما إذا كانت بعض
And now, several decades later, scientists are still trying to figure out whether some
الأنماط والتراكيب في البيئة نابعة من منشطات ومثبطات في الحياة الحقيقية.
of the patterns and structures in nature arise from real-life activators and inhibitors.
على الجانب الآخر، وجدنا أن بعض الأنماط تحدث بطريقة مغايرة لطريقة تورينغ.
On the one hand, we’ve found some patterns that happen in a very un-Turing way, like
مثل الشرائح في طور ذبابة الفاكهة، والتي يحددها سلفًا مخطط الذبابة الوراثي.
the segments in a developing fruit fly, which come predetermined by the fly’s genetic
blueprint..
لكن بالمقابل، صادفنا أيضًا نتائج محيرة مشابهة لنظام تورينغ.
But on the other hand, we’ve also come across some tantalizingly Turing-like systems; in
في الفئران النامية - على سبيل المثال - يثبط بروتين "سونيك القنفذ" بروتين منشط آخر
developing mice, for example, a protein called “sonic hedgehog” inhibits another, activator
الذي يملك اسمًا أقل روعة، محدثًا نتوءات مخططة في سطح فم جنين الفأر.
protein with a less awesome name, producing stripey ridges on the roof of the embryo’s
mouth.
وفي نهاية أطرافه الغضروفية، توجد ثلاثة أنواع من البروتينات تنشط وتثبط نمو النسيج
And in its nubby limb ends, three different proteins activate and inhibit tissue growth
لتنتج زوائد مثل العصي المعروفة بالأصابع.
to generate the stripe-like appendages known as digits.
لكن بغض النظر عن تمام أو نقص نظرية تورينغ في وصفها لما نراه
But regardless of how perfectly or imperfectly Turing’s theory describes what we see in
في العالم الحقيقي، فالشيء الرائع حيالها أنها ألهمت علماء الأحياء للبحث
the real world, the coolest thing about it may be that it inspired biologists to go looking
عن أدلة لآراء تورينغ في المخلوقات الحية.
for evidence of Turing’s ideas in living creatures.
والنتيجة أن الملاحظات توحي بنظرية والتي بدورها توحي بالملاحظات التي تقربنا أكثر
So observations inspired a theory that inspired observations that are bringing us a little
من فهم كيفية حصول الفهد على بقعه وخطوطه.
closer to understanding how the cheetah got its spots – and its stripes.
هذا الفيديو مدعوم من قِبل موقع Audible، حيث يمكنك إيجاد الاختيارات العديدة من الكتب المسموعة
This video was supported by Audible, where you can find the largest selection of audiobooks
المتاحة في كل مكان، متضمنة "المعلومات"وهو كتاب رائع للمؤلف العلمي جيمس كليك
available anywhere, including "The Information," an awesome book by science writer James Gleick
الذي يبحث في كيف أن رجل لامع مثل آلان تورينغ ساعدنا لمعرفة ما هي المعلومة
that explores how luminaries like Alan Turing have helped us figure out what information
حتّى، و كيف لنا أن نبتكرها وننقلها ونحفظها.
even is, and how we can go about creating, transmitting, and storing it.
لتحميل "المعلومات" أو أي كتاب آخر من اختيارك، أو لدعم MinuteEarth
To download The Information or another book of your choice, and show your support for
زوروا www.audible.com/minuteeart.
MinuteEarth, go to www.audible.com/minuteearth.
أوه - شيء آخر، في وقت سابق وضعنا استبيانًا لاستكشاف تجاربكم الشخصية
Oh – AND, a while ago we put out a survey to find out about your personal experiences
عن بول نبات الهيليون، وحصلنا على أطنان من الإجابات العظيمة.
with asparagus pee, and we got tons of great responses.
زوروا الرابط داخل مربع الوصف في الأسفل لمشاهدة النتائج. ترجمة: فريق أُترجم Twitter: @autrjim
Check out the link in the description below for the results!
Similar videos:

Why Can't Mules Have Babies?
MinuteEarth
6.9M views 98.5K likes 2.6K dislikes 23 Aug 2016100% match

We're Oversalting Our Food, And It's Not What You Think
MinuteEarth
2.4M views 46.8K likes 1.3K dislikes 31 Aug 201564% match


Why Do India And China Have So Many People?
MinuteEarth
4.8M views 80.2K likes 9.3K dislikes 31 Aug 201756% match



MinuteEarth Explains: Water
MinuteEarth
479.2K views 13.4K likes 220 dislikes 27 Apr 202033% match

Why Do Animals Eat Their Babies?
MinuteEarth
13.6M views 138K likes 6.5K dislikes 20 Oct 201632% match



Why Do Rivers Have Deltas?
MinuteEarth
2.1M views 37K likes 848 dislikes 16 Dec 201532% match


MinuteEarth Explains: Stuff That...Isn’t
MinuteEarth
1.2M views 29.2K likes -1 dislikes 20 Apr 202032% match

Which Bear Is Best?
MinuteEarth
2.8M views 37.2K likes 1.3K dislikes 21 Jun 201632% match

Unintended Consequences | MinuteEarth Explains
MinuteEarth
304.5K views 11.4K likes 331 dislikes 29 Jun 202032% match

How Long Can We Live?
MinuteEarth
1.4M views 22.2K likes 575 dislikes 29 May 201832% match

MinuteEarth Explains: Battle of the Sexes
MinuteEarth
1.7M views 37.1K likes -1 dislikes 06 Apr 202032% match

MinuteEarth Explains: Cats vs Dogs
MinuteEarth
1.3M views 31K likes -1 dislikes 13 Apr 202032% match

How To (Literally) Save Earth
MinuteEarth
1.7M views 27.3K likes 543 dislikes 16 Aug 201631% match


These Names Can Kill Animals
MinuteEarth
2.3M views 37.9K likes 951 dislikes 05 Dec 201831% match

The Science of Roadkill
MinuteEarth
245.1K views 12.1K likes 175 dislikes 06 Nov 202031% match

Should We Contact Uncontacted Peoples?
MinuteEarth
1M views 21.5K likes 2.6K dislikes 08 Apr 201630% match

Why "Nothing" Matters in Science
MinuteEarth
170.1K views 19.9K likes 405 dislikes 19 Mar 202129% match

The Best Pokémon (According to Science)
MinuteEarth
686K views 24.6K likes -1 dislikes 25 Nov 202029% match

Would You Drink Water Made From Sewage?
MinuteEarth
2.9M views 25.7K likes 1.1K dislikes 13 Jun 201629% match

Null Island: The Busiest Place That Doesn't Exist
MinuteEarth
2.2M views 63.5K likes 722 dislikes 07 Jul 201628% match


Orchids: The Masters Of Lying, Cheating & Stealing
MinuteEarth
1.6M views 29.1K likes 412 dislikes 16 May 201628% match

Plate Tectonics Explained
MinuteEarth
2.1M views 22.8K likes 930 dislikes 13 Jan 201528% match


Why Can't We Get Power From Waves?
MinuteEarth
1.7M views 47.3K likes -1 dislikes 02 Apr 201928% match

How To Hear Halfway Around The World
MinuteEarth
302.8K views 15.6K likes 128 dislikes 17 Sep 202028% match

Why Is Poop Brown And Pee Yellow?
MinuteEarth
2M views 27.8K likes 710 dislikes 02 Feb 201727% match

Why Doesn't All Thunder Sound The Same?
MinuteEarth
227.8K views 14.7K likes 124 dislikes 20 Oct 202027% match

This Is Not A Bee
MinuteEarth
1.8M views 28K likes 1.2K dislikes 31 May 201727% match

Why You’re More Likely To Die In Winter
MinuteEarth
303.1K views 13.3K likes 131 dislikes 10 Sep 202027% match

Does It Pay To Cheat?
MinuteEarth
410.9K views 13K likes 168 dislikes 23 Dec 202027% match

Why Is Syrup Sticky?
MinuteEarth
1.4M views 18.6K likes 430 dislikes 24 Aug 201727% match


Settings Privacy About Contact Donate