اكتشف باحثون في جامعة كنت معادلة رياضية عالمية يمكن أن تصف بيضة أي طائر موجودة في الطبيعة ، وهو شيء لم يتحقق من قبل.
لطالما جذب شكل البيضة انتباه علماء الرياضيات والمهندسين وعلماء الأحياء من وجهة نظر تحليلية.
حظي الشكل بتقدير كبير لتطوره ، كونه كبيرًا بما يكفي لاحتضان الجنين ، وصغيرًا بما يكفي للخروج من الجسم بأكثر الطرق فعالية ، بدلاً من التدحرج مرة واحدة ، وقويًا هيكليًا بما يكفي لتحمل العبء وإنجاب 10,500 الأنواع التي نجت من الديناصورات. تسمى البيضة "الشكل المثالي".
يستخدم تحليل جميع أشكال البيض أربعة أشكال هندسية: كرة ، وشكل إهليلجي ، وشكل بيضة وشكل كمثرى (مخروطي) مع صيغة رياضية للشكل الكمثرى الذي لم يتم اشتقاقه بعد.
يعتبر التصور المعتاد للشكل "على شكل بيضة" بيضاويًا ، بنهاية مدببة ونهاية حادة ، وأوسع نقطة أقرب إلى النهاية غير الحادة ، إلى حد ما مثل بيضة الدجاجة. ومع ذلك ، يمكن أن تكون الأمور أبسط بكثير (كما في حالة البيض الكروي الذي يُرى في البوم ، على سبيل المثال) أو أكثر تعقيدًا (كما في حالة البيض على شكل كمثرى الذي يُرى في السناجب والقنص واثنين من أكبر أنواع طيور البطريق) . تشير البيانات إلى أن شكل البيضة يتم تحديده قبل تكوين القشرة والأغشية الأساسية.
لماذا يتم تشكيل البيضة تطوريًا مثل هذا أمر غير مفهوم بشكل مدهش. أي على الرغم من وجود بعض الأبحاث السابقة في تطوير شكل البيضة ، إلا أننا لا نعرف بالضبط كيف حدثت هذه العملية. في هذا السياق ، يتم توجيه أكبر قدر من الاهتمام في هذه الدراسة إلى البيض على شكل كمثرى (تم تضمينه في هذه الدراسة لجعل الصيغة عالمية). في القصاصات الشائعة ، شكل الكمثرى هو سمة تكيفية تضمن أن البيض الأربع (دائمًا) "تتلاءم معًا" في العش (مع وجود حواف مدببة إلى الداخل) لضمان أقصى مساحة حضانة تحت الأم.
يقدم الباحثون ميزة إضافية في الصيغة على شكل بيضة من خلال تطوير نموذج رياضي ليناسب شكلًا هندسيًا جديدًا تمامًا ، يتميز بأنه المرحلة الأخيرة في تطور الشكل الإهليلجي الكروي الذي ينطبق على أي هندسة بيضة.
تعتمد هذه الصيغة الرياضية العالمية الجديدة لشكل البيضة على أربعة معايير: طول البيضة ، أقصى عرض ، إزاحة المحور الرأسي وربع قطر البيضة.
هذه الصيغة العالمية التي طال انتظارها هي خطوة مهمة في فهم ليس فقط شكل البيضة نفسها ، ولكن أيضًا كيف ولماذا تطورت ، مما يجعل التطبيقات البيولوجية والتكنولوجية واسعة النطاق ممكنة.
لقد وجدت الأوصاف الرياضية لجميع الأشكال الرئيسية للبيض تطبيقًا بالفعل في أبحاث الغذاء والهندسة الميكانيكية والزراعة والبيولوجيا والهندسة المعمارية والملاحة الجوية. كمثال ، يمكن تطبيق هذه الصيغة على البناء الهندسي لأوعية بيضة رقيقة الجدران ، والتي يجب أن تكون أقوى من الأوعية الكروية النموذجية.
تعد هذه الصيغة الجديدة إنجازًا مهمًا مع العديد من التطبيقات ، بما في ذلك:
1. الوصف العلمي المختص لجسم بيولوجي.
الآن بعد أن أصبح بالإمكان وصف البيضة بواسطة معادلة رياضية ، سيتم تبسيط العمل في مجال التصنيف البيولوجي ، وتحسين المعايير التكنولوجية ، وحضانة البيض واختيار الدواجن إلى حد كبير.
2. تحديد دقيق وبسيط للخصائص الفيزيائية للجسم البيولوجي.
تعتبر الخصائص الخارجية للبيضة حيوية للباحثين والمهندسين الذين يطورون تقنيات احتضان ومعالجة وتخزين وفرز البيض. هناك حاجة إلى عملية تعريف بسيطة ، باستخدام حجم البيضة ، والمساحة ، ونصف قطر الانحناء ومؤشرات أخرى لوصف ملامح البويضة التي توفرها هذه الصيغة.
3. هندسة المستقبل مستوحاة من علم الأحياء.
البيضة هي نظام بيولوجي طبيعي تمت دراسته لتصميم الأنظمة الهندسية وأحدث التقنيات. تم اعتماد الشكل الهندسي على شكل بيضة في الهندسة المعمارية ، مثل سقف مدينة لندن وناطحة سحاب ماري إكس ، والبناء ، حيث يمكنه تحمل الأحمال القصوى مع الحد الأدنى من استهلاك المواد ، والتي يمكن الآن تطبيق هذه الصيغة عليها بسهولة .
يجب دراسة العمليات التطورية البيولوجية ، مثل تكوين البيض ، من أجل الوصف الرياضي كأساس للبحث في علم الأحياء التطوري ، كما هو موضح في هذه الصيغة. يمكن تطبيق هذه الصيغة العالمية في التخصصات الرئيسية ، لا سيما في صناعة الأغذية ، وستكون بمثابة قوة دافعة لمزيد من البحث المستوحى من البيضة ككائن للدراسة ، "قال المؤلف الرئيسي للدراسة دارين جريفين. أستاذ علم الوراثة بجامعة كنت.
المرجع: "البيض والرياضيات: تقديم صيغة عالمية لشكل البيض" بقلم فاليري ج.ناروشين ومايكل إن.رومانوف ودارين ك.جريفون ، 23 أغسطس 2021 ، حوليات أكاديمية نيويورك للعلوم.
دوى: 10.1111 / نياس.14680
المصدر: الشكل المثالي؟ يكشف البحث أخيرًا عن معادلة عالمية قديمة لشكل بيضة - جامعة كنت
الصورة: صور لبيض من الأشكال الأربعة الرئيسية لأنواع الطيور التالية: (أ) نعامة ، دائرية ؛ (ب) emu ، بيضاوي الشكل ؛ (ج) الطيور المغردة بيضاوية الشكل. (د) نسر بيضاوي الشكل. و (هـ) الكاري على شكل كمثرى ؛ مع ملامحهم النظرية (في الرسوم البيانية الصحيحة). تم التقاط صور البيض من ويكيميديا كومنز. الائتمان: دارين جريف وآخرون.
