חוקרים מאוניברסיטת קנט גילו נוסחה מתמטית אוניברסלית שיכולה לתאר כל ביצית ציפור שקיימת בטבע, דבר שלא הושג קודם לכן.
צורת הביצה משכה זה מכבר את תשומת לבם של מתמטיקאים, מהנדסים וביולוגים מנקודת מבט אנליטית.
הצורה זכתה להערכה רבה בגלל האבולוציה שלה, בהיותה גדולה מספיק כדי לדגור עובר, קטנה מספיק כדי לצאת מהגוף בצורה היעילה ביותר, במקום להתגלגל לאחר הנחתה, חזקה מספיק מבחינה מבנית לשאת את הנטל וללדת 10,500 מינים ששרדו את הדינוזאורים. הביצה נקראת "הצורה המושלמת".
הניתוח של כל צורות הביצה משתמש בארבע צורות גיאומטריות: כדור, אליפסואיד, צורה בצורת ביצה וצורה בצורת אגס (חרוטי) עם נוסחה מתמטית של הצורה בצורת אגס שטרם נגזרה.
התפיסה הרגילה של צורה "בצורת ביצה" היא אליפסה, עם קצה מחודד וקצה קהה, והנקודה הרחבה ביותר הקרובה לקצה הקהה, בדומה לביצת תרנגולת. עם זאת, הדברים יכולים להיות הרבה יותר פשוטים (כמו במקרה של ביצים כדוריות הנראות בינשופים, למשל) או הרבה יותר מורכבים (כמו במקרה של ביצים בצורת אגס הנראות בסנאים, צלף ושניים מהמינים הגדולים ביותר של פינגווינים) . הנתונים מראים שצורת הביצה נקבעת לפני היווצרות הקליפה ולפי הקרומים הבסיסיים.
מדוע הביצה מעוצבת כך מבחינה אבולוציונית, באופן מפתיע לא מובן. כלומר, למרות שקיים מחקר קודם על התפתחות צורת הביצה, אנחנו לא יודעים בדיוק איך התהליך הזה נוצר. בהקשר זה, מרבית תשומת הלב במחקר זה נמשכת לביצים בצורת אגס (נכללות במחקר זה כדי להפוך את הנוסחה לאוניברסלית). בצלף מצוי, צורת האגס היא תכונה אדפטיבית המבטיחה שארבע הביצים (תמיד) "מתחברות" בקן (עם הקצוות המחודדים פנימה) כדי להבטיח שטח דגירה מקסימלי מתחת לאם.
חוקרים מציגים תכונה נוספת לנוסחה בצורת ביצה על ידי פיתוח מודל מתמטי שיתאים לצורה גיאומטרית חדשה לחלוטין, המאופיינת כשלב האחרון באבולוציה של האליפסואיד הכדורי שישים לכל גיאומטריית ביצה.
הנוסחה המתמטית האוניברסלית החדשה הזו לצורת ביצה מבוססת על ארבעה פרמטרים: אורך ביצה, רוחב מרבי, היסט ציר אנכי ורבע מקוטר הביצה.
הנוסחה האוניברסלית המיוחלת הזו היא צעד משמעותי בהבנת צורת הביצית עצמה, אלא גם כיצד ומדוע היא התפתחה, ובכך מאפשרים יישומים ביולוגיים וטכנולוגיים נרחבים.
תיאורים מתמטיים של כל הצורות העיקריות של ביצים כבר מצאו יישום בחקר מזון, הנדסת מכונות, חקלאות, ביולוגיה, אדריכלות ואווירונאוטיקה. כדוגמה, ניתן ליישם את הנוסחה הזו על בנייה הנדסית של כלים בצורת ביצה דקת דופן, שחייבים להיות חזקים יותר מאלה כדוריים טיפוסיים.
נוסחה חדשה זו מהווה פריצת דרך חשובה עם יישומים רבים, כולל:
1. תיאור מדעי מוכשר של אובייקט ביולוגי.
כעת, כאשר ניתן לתאר ביצה בנוסחה מתמטית, העבודה בתחום הטקסונומיה הביולוגית, ייעול הפרמטרים הטכנולוגיים, דגירת הביצים ובחירת העופות תפושט מאוד.
2. קביעה מדויקת ופשוטה של המאפיינים הפיזיים של עצם ביולוגי.
התכונות החיצוניות של הביצה חיוניות לחוקרים ומהנדסים המפתחים טכנולוגיות לדגירה, עיבוד, אחסון ומיון ביצים. יש צורך בתהליך זיהוי פשוט, תוך שימוש בנפח ביצה, שטח, רדיוס עקמומיות ואינדיקטורים נוספים כדי לתאר את קווי המתאר של הביצית המסופקת על ידי נוסחה זו.
3. הנדסה עתידית בהשראת הביולוגיה.
הביצה היא מערכת ביולוגית טבעית הנלמדת לתכנון מערכות הנדסיות והטכנולוגיות העדכניות ביותר. הדמות הגיאומטרית בצורת ביצה אומצה באדריכלות, כמו גג העיר לונדון וגורד השחקים מרי X, ובבנייה, שכן היא יכולה לעמוד בעומסים מקסימליים בצריכת חומרים מינימלית, עליה ניתן ליישם את הנוסחה הזו בקלות. .
"תהליכים אבולוציוניים ביולוגיים, כמו יצירת ביציות, חייבים להיחקר לצורך תיאור מתמטי כבסיס למחקר בביולוגיה אבולוציונית, כפי שמוצג בנוסחה זו. ניתן ליישם את הנוסחה האוניברסלית הזו בדיסציפלינות מפתח, במיוחד בתעשיית המזון, ותשמש תנופה למחקר נוסף בהשראת הביצה כמושא מחקר", אמר מחבר המחקר דארן גריפין. פרופסור לגנטיקה באוניברסיטת קנט.
התייחסות: "ביצה ומתמטיקה: הצגת נוסחה אוניברסלית לצורת ביצה" מאת ולרי ג'י נרושין, מייקל נ. רומנוב ודארן ק.גריף, 23 באוגוסט 2021, Annals of the New York Academy of Sciences.
DOI: 10.1111 / nyas.14680
מקור: The Perfect Shape? מחקר חושף סוף סוף משוואה אוניברסלית עתיקה לצורת ביצה - UNIVERSITY OF KENT
תמונה: תמונות של ביצים מארבע הצורות העיקריות של מיני העופות הבאים: (א) יען, עגול; (ב) אמו, אליפטי; (ג) ציפורי שיר, ביציות; (ד) נשר, ביצי; ו-(ה) קארי, בצורת אגס; עם קווי המתאר התיאורטיים שלהם (בגרפים הנכונים). תמונות הביצים נלקחו מ-Wikimedia Commons. קרדיט: Darren Grif et al.
