Pittsburgh Üniversitesinden birtakım matematikçi tarafından yapılan yeni bir çalışma, sinirbilimden ödünç alınan matematiğin, ateş böceklerinin ışık gösterilerini nasıl koordine ettiğini açıklayarak, vahşi doğada nasıl davrandıklarına dair önemli ayrıntıları yakalayabildiğini gösteriyor.
Erkek ateşböcekleri, potansiyel eşlerine seslenmek için karınlarından bir parıltı çıkarır ve kendi türlerinin dişilerini etkilemek için karanlıkta yanıp sönen desenler gönderir. Photinus carolinus türünden eş zamanlı ateşböcekleri bunu bir adım öteye taşıyor ve tüm sürü boyunca göz kırpmalarını koordine ediyor. Bu nadir görülen bir özellik — Kuzey Amerika’da bu türden yalnızca bir avuç var — ve ürettikleri çarpıcı ışıklar kalabalıkları böceklerin toplandığı bilinen yerlere çekiyor. Bu, yüzyıllardır matematikçilerin ilgisini çeken bir süreç olan senkronizasyonun rastgelelikten nasıl evrimleşebileceğinin sadece bir örneği. 1600’lü yıllarda kayda geçmiş bir örnekte ise, yan yana asılı sarkaçlı saatlerin duvarda dolaşan titreşimlerle senkronize olduğunu ve aynı matematik dalının bağırsakların hareketinden seyircilerin alkışlamasına kadar her şeyi tanımlamak için kullanılabileceğini gösterdi.
Ateşböceklerinin ışık gösterisini kırmak için matematikçiler, beyin hücrelerinin davranışını tanımlamak için kullanılan “eliptik patlama” adı verilen daha karmaşık bir model kullandı.
İlk adım, tek bir ateşböceğinin göz kırpmalarını simüle etmek, ardından yanıp sönme hızlarını birbirleriyle nasıl eşleştirdiklerini görmek için bir çifte genişletmekti. Daha sonra ekip, sayı, mesafe ve uçuş hızının ortaya çıkan göz kırpmaları nasıl etkilediğini görmek için daha büyük bir simüle edilmiş böcek sürüsüne geçti.
Her bir ateşböceğinin birbirini “görebildiği” ve birbirine tepki verebildiği mesafeleri değiştirmek, böceklerin ışık gösterisini değiştirdi ve buldular: Parametreleri değiştirerek, dalgalanmalar veya spiraller gibi görünen yanıp sönme desenleri üretebiliyorlardı.
Sonuçlar, gerçek hayattaki eş zamanlı ateşböcekleri hakkında yakın zamanda yayınlanan birkaç gözlemle aynı çizgide; örneğin, bireysel ateşböcekleri tutarsızken, gruplar daha düzenli yanıp sönüyor ve sürüye yeni ateşböcekleri katıldığında, çoktan mükemmel bir zamanda geliyorlar.
Matematik aynı zamanda ateşböcekleri araştırmasına bilgi sağlayabilecek bazı tahminlerde bulundular- örneğin, ışık kirliliği ve günün saati, birbirlerinin göz kırpmalarını ne kadar iyi görebildiklerini değiştirerek ateşböceklerinin ürettiği kalıpları değiştirebilir.
Ekip, birkaç farklı araştırma ekibinin farklı matematik türlerini kullanarak anlamaya çalıştığı ateşböceklerini modellemek için bu beyin hücresi çerçevesini ilk kullanan ekiptir. Ermentrout, “Bu daha çok bir vahşi batı araştırma konusu” dedi. “İlk günler ve işlerin buradan nereye gideceğini kim bilebilir?”
Kaynakça:
McCrea Madeline,Ermentrout Bard andRubin Jonathan E.2022A model for the collective synchronization of flashing in Photinus carolinusJ. R. Soc. Interface.192022043920220439http://doi.org/10.1098/rsif.2022.0439
