I ricercatori dell'Università del Kent hanno scoperto una formula matematica universale in grado di descrivere qualsiasi uovo di uccello che esiste in natura, qualcosa che non è mai stato raggiunto prima.
La forma dell'uovo attira da tempo l'attenzione di matematici, ingegneri e biologi da un punto di vista analitico.
La forma è stata molto apprezzata per la sua evoluzione, essendo abbastanza grande da incubare un embrione, abbastanza piccolo da uscire dal corpo nel modo più efficiente, piuttosto che rotolare una volta deposto, strutturalmente abbastanza forte da sopportare il peso e dare alla luce 10,500 specie sopravvissute ai dinosauri. L'uovo è chiamato la "forma perfetta".
L'analisi di tutte le forme di uovo utilizza quattro forme geometriche: una sfera, un ellissoide, una forma a uovo e una a pera (conica) con una formula matematica della forma a pera che deve ancora essere derivata.
La percezione abituale di una forma "a forma di uovo" è ovale, con un'estremità appuntita e un'estremità smussata, e il punto più largo più vicino all'estremità smussata, un po' come un uovo di gallina. Tuttavia, le cose possono essere molto più semplici (come nel caso delle uova sferiche viste nei gufi, per esempio) o molto più complesse (come nel caso delle uova a forma di pera viste negli scoiattoli, nel beccaccino e in due delle più grandi specie di pinguini) . I dati mostrano che la forma dell'uovo è determinata prima della formazione del guscio e dalle membrane sottostanti.
Il motivo per cui l'uovo ha una forma evolutiva in questo modo è sorprendentemente poco compreso. Cioè, sebbene ci siano alcune ricerche precedenti sullo sviluppo della forma dell'uovo, non sappiamo esattamente come sia avvenuto questo processo. In questo contesto, la maggior parte dell'attenzione in questo studio è rivolta alle uova a forma di pera (incluse in questo studio per rendere la formula universale). Nei beccaccini comuni, la forma a pera è un tratto adattivo che assicura che le quattro uova (immancabilmente) "si combinino" nel nido (con i bordi appuntiti verso l'interno) per garantire la massima area di incubazione sotto la madre.
I ricercatori stanno introducendo un'ulteriore caratteristica nella formula a forma di uovo sviluppando un modello matematico per adattarsi a una forma geometrica completamente nuova, caratterizzata come l'ultimo stadio nell'evoluzione dell'ellissoide sferico applicabile a qualsiasi geometria di uovo.
Questa nuova formula matematica universale per la forma dell'uovo si basa su quattro parametri: lunghezza dell'uovo, larghezza massima, offset dell'asse verticale e un quarto del diametro dell'uovo.
Questa formula universale a lungo ricercata è un passo significativo per comprendere non solo la forma dell'uovo stesso, ma anche come e perché si è evoluto, rendendo così possibili applicazioni biologiche e tecnologiche diffuse.
Le descrizioni matematiche di tutte le principali forme di uova hanno già trovato applicazione nella ricerca alimentare, nell'ingegneria meccanica, nell'agricoltura, nella biologia, nell'architettura e nell'aeronautica. Ad esempio, questa formula può essere applicata alla costruzione ingegneristica di vasi a forma di uovo a pareti sottili, che devono essere più resistenti di quelli tipici sferici.
Questa nuova formula rappresenta un importante passo avanti con molte applicazioni, tra cui:
1. Descrizione scientifica competente di un oggetto biologico.
Ora che un uovo può essere descritto con una formula matematica, il lavoro nel campo della tassonomia biologica, l'ottimizzazione dei parametri tecnologici, l'incubazione delle uova e la selezione del pollame risulteranno notevolmente semplificati.
2. Determinazione accurata e semplice delle caratteristiche fisiche di un oggetto biologico.
Le proprietà esterne dell'uovo sono vitali per ricercatori e ingegneri che sviluppano tecnologie per l'incubazione, la lavorazione, la conservazione e lo smistamento delle uova. È necessario un semplice processo di identificazione, utilizzando il volume dell'uovo, l'area, il raggio di curvatura e altri indicatori per descrivere i contorni dell'uovo forniti da questa formula.
3. Ingegneria futura ispirata alla biologia.
L'uovo è un sistema biologico naturale studiato per la progettazione di sistemi ingegneristici e delle ultime tecnologie. La figura geometrica a uovo è stata adottata in architettura, come il tetto della City di Londra e il grattacielo Mary X, e nell'edilizia, in quanto può sopportare carichi massimi con il minimo consumo di materiale, a cui ora questa formula può essere facilmente applicata .
“I processi evolutivi biologici, come la formazione di uova, devono essere studiati per la descrizione matematica come base per la ricerca in biologia evolutiva, come mostrato da questa formula. Questa formula universale può essere applicata in discipline chiave, in particolare nell'industria alimentare, e servirà da impulso per ulteriori ricerche ispirate all'uovo come oggetto di studio ", ha affermato l'autore principale dello studio Darren Griffin. Professore di genetica all'Università del Kent.
Riferimento: "Uovo e matematica: introduzione di una formula universale per la forma dell'uovo" di Valeriy G. Narushin, Michael N. Romanov e Darren K. Grif, 23 agosto 2021, Annals of the New York Academy of Sciences.
DOI: 10.1111 / nyas.14680
Fonte: La forma perfetta? La ricerca rivela finalmente l'antica equazione universale per la forma di un uovo - UNIVERSITÀ DEL KENT
Immagine: immagini di uova delle quattro forme principali delle seguenti specie di uccelli: (A) struzzo, rotondo; (B) emù, ellittica; (C) uccelli canori, ovoidali; (D) aquila, ovoidale; e (E) curry, a forma di pera; con i loro contorni teorici (nei grafici a destra). Le immagini delle uova sono state tratte da Wikimedia Commons. Credito: Darren Grif et al.
