【生物物理学】トカゲの皮膚の模様が形成される過程
Nature
ホウセキカナヘビ（Timon lepidus）の皮膚に見られる独特の模様はセルオートマトン（単純な規則に基づいたモデルで、通常はコンピューター科学に関係している）によって決まっていることを明らかにした論文が、今週掲載される。この研究では、新生仔から成体に至る間のトカゲの体色変化動態の分析が行われ、皮膚の模様の形成機構がシマウマやヒョウなど他の動物と異なることが明らかになった。
ホウセキカナヘビの皮膚は、生まれた時には茶色の地に白い斑点模様だが、成体になると緑と黒の迷路模様になる。今回、Michel Milinkovitchたちの研究グループは、この皮膚の色のパターンの形成過程を解明するため、高分解能ロボットシステムを用いて、3匹の雄のホウセキカナヘビを生後2週間から3～4年までの期間中に複数の時点でスキャンした。多くの動物の場合には個々の細胞内での相互作用によって体色のパターンが決まるのに対して、ホウセキカナヘビの場合には1つの鱗の色が周辺の鱗の色によって決まることが明らかになった。Milinkovitchたちは、この過程を生きたセルオートマトンとして説明している。コンピューターの世界では、セルオートマトンは、ユニットが相互につながってできており、個々のユニットの挙動は隣接するユニットの状態に依存している。
Milinkovitchたちは、約1,500個の背側の鱗の色が4年間にどのように変化するのかを観察した。この色の変化は一生続いたが、高齢になると色が変化する速度は遅くなった。Milinkovitchたちは、成体になって見られる緑と黒の迷路模様は、隠蔽擬態の可能性があり、性選択に関係しているかもしれないという見解を示している。
Distinct patterns on the skin of ocellated lizards are determined by a cellular automaton, a simple rule-based model that is normally associated with computer science, according to a study in Nature this week. An analysis of changing colour dynamics in lizards, from new-born to adult, reveals that these markings are produced in a different way from those seen on other animals, such as zebras and leopards.
At birth, the ocellated lizard (Timon lepidus) has brown skin speckled with white dots, but by the time the lizard reaches adulthood this pattern has transformed into a green and black labyrinthine pattern. To understand how these colour patterns develop, Michel Milinkovitch and colleagues used a high-resolution robotic system to scan three male individuals at multiple time points from the age of two weeks to three to four years. Unlike many animals, in which colour patterns are determined by interactions within individual cells, the authors find that in the ocellated lizard the colour of one scale is determined by that of its neighbours. They describe this process as a living cellular automaton. In the world of computing, a cellular automaton consists of connected units whose individual behaviour depends on the states of its neighbouring units.
The authors observe about 1,500 dorsal scales change colour during a period of four years. These colours change throughout life, although the rate of colour change slows with age. The authors suggest that the labyrinthine pattern of green and black scales seen in adults could potentially serve as camouflage and might be involved in sexual selection.
doi: 10.1038/nature22031
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