Em peixes e outros animais, as células cone que detectam cores na retina são organizadas em padrões específicos, e acredita-se que isso seja importante para permitir que os animais sintam adequadamente o que está ao seu redor. Agora, em pesquisa publicada em Revisão Física E , um grupo interdisciplinar de físicos e biólogos usou um modelo matemático para determinar como as células cônicas no peixe-zebra - um modelo experimental comum de peixe - são organizadas em um padrão específico em todos os indivíduos. Acontece que pequenos defeitos nos padrões levam as células a se organizarem em apenas um dos dois padrões possíveis que, de outra forma, poderiam surgir.

Os olhos desses peixes têm quatro tipos diferentes de células cônicas, que sentido azul, ultravioleta, e uma combinação de vermelho e verde. As células de "cone duplo" que detectam vermelho e verde podem ser organizadas em diferentes orientações, então as células podem acabar em um padrão de ultravioleta, azul, e células vermelhas / verdes em padrões diferentes. À medida que os olhos dos peixes se desenvolvem, essas células se originam de uma área chamada zona marginal ciliar, diferenciar nas diferentes células cone, e se organizam em um padrão aleatório. Contudo, eles eventualmente se reorganizam em um certo padrão. Uma hipótese é que os padrões emergem da força de adesão diferente entre as células em várias orientações. Essencialmente, eles acabam em um padrão que tem o nível de energia mais baixo.

"Embora isso seja bem conhecido, "explica Noriaki Ogawa, o primeiro autor do artigo, "há um problema inexplicável. Acontece que existem dois padrões com o mesmo nível de energia mais baixo, um paralelo ao crescimento da retina e o outro perpendicular a ele, de modo que eles são simplesmente o mesmo padrão, mas girados 90 graus. Em peixes reais, Contudo, apenas um dos dois padrões é realmente encontrado. "

Os autores perceberam que deve haver algum mecanismo que leve a esse padrão. Eles descobriram que embora os dois padrões sejam equivalentes se olharmos usando um modelo estático, eles não eram assim em um ambiente dinâmico. Usando um modelo matemático, seleção de padrões dinâmicos, eles descobriram que pequenas falhas que aparecem no padrão podem interrompê-lo e levá-lo a se reorganizar de uma forma que sempre leva ao padrão encontrado em peixes reais.

"Esta é uma descoberta importante, "explica Ogawa, "porque isso pode ter implicações para o desenvolvimento de outras estruturas em muitos organismos." "Há muito trabalho a ser feito para explicar completamente a situação, "ele continua." Nós sabemos que existem outros mecanismos, ou seja, gradientes de concentração de produtos químicos, conhecidos como morfogênios, que direcionam o processo de desenvolvimento, e as polaridades das células. A fim de compreender totalmente como esses padrões surgem em organismos reais, também precisamos entender a relação entre esses mecanismos, e também para determinar experimentalmente a força de adesão real entre as células e outros parâmetros. "