Наука и техника

Совершенство рыб доказали компьютерной симуляцией

Физики из Массачусетского технологического института доказали, что форма тела многих рыб является продуктом оптимизации между скоростью плавания и количеством связанных с ним энергозатрат и практически не может быть улучшена. Результаты работы опубликованы в журнале Proceedings of the Royal Society B.

Исследователи создали компьютерную модель тела рыбы, учитывающую способ плавания, расположение мышц и изменчивость формы. Тысячи виртуальных рыб, изначально имеющих самое разное соотношение между длиной, толщиной, изгибом формы тела и размером хвостового плавника, пропустили через множественные циклы симулированной эволюции. Эволюционное преимущество получали те из них, которые имели лучшее сочетание между скоростью плавания и количеством затрачиваемой на него энергии. Виртуальные рыбы, имеющие более удачную форму тела, передавали свои черты следующему поколению.

В результате последовательной эволюции авторы получили множество виртуальных рыб, форма тела которых была максимально оптимизирована. Их пропорции лежали на так называемой кривой Парето. Это означает, что нельзя было улучшить пропорции тела рыбы так, чтобы увеличить скорость но при этом не увеличить энергозатраты, и наоборот.

Авторы использовали известные данные о массе, развиваемой скорости и форме тела реальных рыб и сравнили их с виртуальными. Оказалось, что такие рыбы, как форель, тунец, атлантический лосось а также попавший в симуляцию наряду с рыбами дельфин, имеют форму тела, очень близкую к оптимальной.

Эволюционные биологи часто высказываются об адаптации к условиям существования тех или иных черт тела живых организмов. Однако обычно эти утверждения являются умозрительными и часто ничем реально не подкреплены. В каждом случае для такого заявления требуется отделить признаки, подвергающиеся давлению отбора, от тех, которые являются результатом случайности. В случае исследованных рыб теперь имеются надежные доказательства того, что форма их тела продиктована именно адаптацией, а не случайностью.

< Назад в рубрику

Ссылки по теме

Другие материалы рубрики