Har du noen gang lurt på hvorfor tigeren har striper og hvordan de blir til? Eller hvorfor andre dyr har prikker, flekker eller spiraler for den del. Tigre har striper fordi de skal gjemme seg bort mellom trærne når de lurer på byttet. Men hvorfor har tigre loddrette striper på kroppen og ikke vannrette? Det er selvfølgelig fordi trær og busker har vannrette stammer. Nå vet vi trolig hvorfor, men ikke hvordan tigre får striper, og hvordan de blir loddrette.
Ingen mønstre eller striper er helt like
Det karakteristiske stripemønsteret varierer fra dyr til dyr, og fra en side av kroppen til den andre. Ingen tigre har identiske striper. På tigerkroppen er oversiden alt fra rødoransje til okerfarget, mens undersiden er hvitaktig. I tillegg har altså kroppen en serie med striper som enten er svarte eller mørkegrå.
I 1951 fremsatte britiske Alan Turing, også kjent fra den norske Oscarnominerte filmen The Imitation Game og sentral i knekkingen av kodemaskinen Enigma under andre verdenskrig, en hypotese om mekanismene bak. Teorien hans er både vellykket og elegant. Teorien ble lansert i en artikkel med navn; The Chemical Basis of Morphogenesis. Den er nå blitt så universielt akseptert at den i dag anvendes til mye mer enn bare mønster i hud og pels.
Turings teori er basert på at det er samspillet mellom noen kjemiske stoffer som skaper mønstrene i dyrepelsen. Disse stoffene kalles morfogener, som er gresk og betyr noe som lager form. Det ene av disse stoffene kalles en aktivator, X og det andre en inhibitor, Y. Aktivatoren skrur på de genene som lager farve i cellene, mens inhibitoren skrur dem av. Stoffene X og Y sprer seg under huden i en reaksjons-diffusjonsprosess. En kombinasjon av to grunnleggende lover, hvor fordelingen av stoffene bestemmer hvordan dyret er farvet.
Turing tenkte at mengdene av X og Y varierer i cellene. Naturlovene tilsier at de vil diffundere fra et sted med høy konsentrasjon til et sted med lav konsentrasjon. Etter en stund oppstår det da likevekt når alt er jevnt fordelt. I tillegg er denne likevekten stabil. Gjennom reaksjon kan X og Y produseres eller ødelegges i cellene. Med andre ord kan konsentrasjonen av stoffene også endres.
Det briljante med Turings innsikt var at kjemiske reaksjoner gjør likevekten ustabil. Da kan mønstre dannes. Det betyr at de kjemiske reaksjonene gjør at X og Y ikke fordeler seg jevnt, men i stedet lager strukturer helt av seg selv. Disse kan da komme til uttrykk i form av prikker, striper og spiraler. Dette er også blitt kalt spontant symmetribrudd.
Dette gir altså rom for stor variasjon siden selv ørsmå endringer i de kjemiske egenskapene lager svært forskjellige mønstre. Ser man på dette fra et evolusjonsperspektiv kan man si at naturen har valgt en særdeles enkel mekanisme. Den er felles for mange arter, men dog likevel med mange variasjonsmuligheter ved mutasjon. Dette forklarer hvorfor vi kan ha et enormt mangfold med striper, prikker og flekker. Det finnes merkelige konsekvenser av ligningene til Turing. Det er blant annet påpekt at stripete dyr ikke kan ha prikkete hale, mens prikkede dyr faktisk kan ha stripete hale!
En utfordring med Turings teori om dyremønstre er at det har vist seg vanskelig å finne morfogenene X og Y. Er de hormoner eller andre proteiner? Det eksisterer en matematisk modell som det er et utall observasjoner som støtter nøyaktig, men det spesielle er at det først nylig er funnet fysiske bevis. Forskere har relativt nylig klart å identifisere morfogene som danner karakteristiske mønstre i ganen på mus. Ganske passende skjedde dette i 2012, nøyaktig 100 år etter at Turing ble født. Så er det vel bare et tidsspørsmål før forskere finner enda flere morfogener som plasserer Turings teori på enda fastere grunn. Morfogenteorien regnes også som kimen til senere tiders kaosteorier.
Vil det finnes tigre med vannrette striper i fremtiden?
Kunne det eksistert en tiger med vannrette striper? Kamuflasjen ville fungert dårlig og bildet over er manipulert, men ifølge en ny studie i tidsskriftet Cell Systems viser matematikken bak stripene at bare en liten endring i modellen får dem til å skifte retning. To amerikanske forskere har tatt Turings teori ett skritt videre og laget en matematisk modell som ikke bare viser hvordan tigerstripene oppstår, men hvordan de får en bestemt retning. I modellen har forskerne beskrevet tre faktorer som påvirker aktivator og inhibitor. Eller med andre ord så dytter de modellen til Turing hit og dit på ulike måter.
Betyr det at vi kan risikere å støte på en mutert tiger med vannrette striper? Det kan forskerne ennå ikke gi noe svar på, og dette er fortsatt bare en matematisk modell. Fremdeles er det ukjent hvilke biologiske prosesser som styrer tigerstripene i riktig retning. Ikke har vi så mange frivillige som kan eller vil spørre tigeren heller.
