¿Cómo la evolución creó animales con patrones coloridos tan ordenados y organizados?

No hay nada sorprendente en ello. Son solo genes diferentes en diferentes combinaciones y frecuencias, aunque cada patrón tendrá su propia base genética.

Por ejemplo, hay un gen llamado Taqpep en los gatos atigrados que normalmente les da rayas, pero cuando se muta se les dan manchas. El mismo gen probablemente afecta los patrones de tigre y guepardo también. Un solo gen hace toda la diferencia entre “orden” y “desorden”, asumiendo que le gustan las rayas, y es fácil que factores evolutivos como la mutación y la deriva afecten a genes individuales.

¿Cómo ganan los gatos sus rayas? Todo está en el ADN, ya que los científicos encuentran un gen que podría resolver el misterio de los patrones de pelaje de los animales

No es solo la genética, sino también el entorno proteico del útero / huevo. En otras palabras, la genética materna y la proteína de las células del huevo también pueden afectar el color y la organización de la descendencia. A veces, se produce una mutación o un error al principio del desarrollo, cuando el embrión tiene solo unas pocas células, lo que lleva a patrones masivos más adelante. Algunos ejemplos interesantes de patrones que aparecen debido a la mutación incluyen el ginandromorfismo en aves e insectos, y el mosaicismo naranja / negro en gatos, el caso más extremo es el gato Venus:

Algo para recordar es que los patrones, como todo lo demás en la evolución, no surgen de la nada. No comienzas con una sola bacteria y evolucionas en un león, luego tomas otra bacteria y la evolucionas en un tigre, luego otra y la evolucionas en un leopardo, etc. En cambio, un organismo altamente modelado probablemente evolucionó desde un patrón ligeramente menos Organismo, y así sucesivamente.

Además, uno no debe asumir que algo sea complejo o difícil de describir genéticamente solo porque se ve bonito. Si los patrones están “ordenados” u “organizados” no tiene sentido, ya que estás haciendo juicios humanos subjetivos que en realidad no afectan la genética del patrón. Por ejemplo: ¿Está organizado un cuadro de Jackson Pollock? ¿Aleatorio? Inteligentemente diseñado? Sabemos que esas pinturas fueron “creadas”, pero nadie está muy seguro de si hay un razonamiento detrás de las gotas … una “selección” si así lo desea. Para los patrones animales, sabemos que evolucionaron, y la investigación consiste en buscar los genes responsables, aunque solo se puede adivinar si un patrón ha sido seleccionado específicamente o es solo una variación.

Los sistemas de reacción-difusión son sistemas bastante simples de químicos que interactúan y pueden crear manchas, rayas, espirales, ondas viajeras y varios otros patrones. Se usan en toda la biología, establecen patrones, rompen simetría en cigotos, en señalización de neuronas, patrones de piel, luces de piel de cefalópodos, bombeos de corazón, determinan dónde estarán los dedos en las yemas de las extremidades de los embriones en desarrollo, básicamente en todas partes.

Cuando se depositan en la piel, pueden modular el color y la textura, que pueden ser tomados por la evolución (disculpe la antropomorfización de un proceso natural sin sentido) y se convierten en camuflaje o hermosos patrones de exhibición sexual.

El estilo de los patrones producidos depende de cosas como la inhibición y excitación de los químicos que interactúan y las tasas de difusión a través del tejido. Estos pueden ser variados de muchas maneras y fácilmente cambiados por mutaciones. MUY fácil para la evolución usar, modificar, controlar y modificar.

Esta imagen muestra qué tipos de patrones están disponibles en una simulación química. Un parámetro se varió horizontalmente:

Lo mismo en el patrón de la capa animal:

Si está interesado en aprender más, le recomiendo comenzar con el libro muy fácil de entender sobre la variación de las conchas marinas. Son agradables porque son patrones 1D que se muestran en 2D, en lugar de una simulación 2D completa.

La belleza algorítmica de las conchas marinas: Hans Meinhardt

Una cáscara real junto a un modelo 3D envuelto con textura de una interacción simulada del sistema de difusión de reacción:

Aquí hay un reloj de salvapantallas que realicé utilizando una simulación de difusión de reacción con diferentes parámetros:

Estaré atento a una respuesta más informada, pero debo señalar que no hay un gen para el patrón de diamante. Si estoy lejos, o alguien puede explicarlo mejor, ¡gracias!

Tal como lo entiendo, y sé que no soy del todo correcto, pero la respuesta correcta será similar: hay genes para los colores y estos genes son más o menos activos de acuerdo con los gradientes en un químico de mensajería. Varias células, como un posible ejemplo, en la columna vertebral, liberan este químico de mensajería para que el diamante esté centrado sobre cada vértebra y exactamente entre cada vértebra, hay una cantidad más fuerte o más débil del químico de señalización.

Cuando lo pienso, estos gradientes químicos harían su trabajo en el desarrollo embrionario y se fijarán en su lugar antes de que la serpiente sea un adulto.

Lo que estoy tratando de decir es que una señal relativamente simple o unas pocas reglas simples pueden crear una complejidad aparente y que no hay un plaid escocés o un patrón similar almacenado en los genes.

Podría echar un vistazo a “Un nuevo tipo de ciencia” de Wolfram, que afirma que esos intrincados patrones pueden ser creados por autómatas celulares muy simples.