A Turing-mintázatokat Alan Turing matematikusról nevezték el, aki egyébként számos, a komputerek fejlődését megalapozó elméletet is kidolgozott. Ötven évvel ezelőtt előállt egy, a természetben megjelenő geometriai alakzatok elrendeződésével foglalkozó elképzeléssel. Az elméletet az egysejtű embrió összetett szervezetté fejlődésének folyamatát kutatva fejlesztette ki.
A matematikus kimutatta, hogy a kezdetben egyenletes eloszlású molekulák a kémiai reakciók során foltokba rendeződnek, elképzelése szerint az embriót felépítő molekulák is hasonlóképpen viselkedhetnek. Turing egyébként a II. világháborús titkosítógép, az Enigma kódolt üzeneteinek megfejtésében is részt vett.
Aktiválás és gátlás
Akkoriban Turing természetesen nem vehette igénybe számítógépek segítségét, így számos ponton le kellett egyszerűsítenie az elméletet. Ezért a biológusok évtizedekig nem vették figyelembe munkáját. A hetvenes években két német kutató, Alfred Gierer és Hans Meinhardt bizonyította be, hogy a Turing által leírt modell sokkal általánosabb folyamatok leírására is alkalmas.
Szerintük a minta kialakulását két folyamat befolyásolja: az aktiválás és a gátlás. Az aktiválás egyfajta visszacsatolási folyamat, amely felerősíti az összetevők valamelyikének koncentrációjában beálló kisebb változásokat, a gátlás pedig egy korlátozó folyamat, amely megakadályozza újabb foltok kialakulását hasonló, már létrejött foltok közelében.
Öngerjesztő folyamat
A hangyák temetkezési szokásainak megfigyelése során végre bebizonyosodott, hogy a minták nagyobb rendszerekben, például rovarkolóniákban is kialakulnak, mondta a Nature magazinnak Guy Theraulaz, a toulouse-i Paul Sabatier egyetem munkatársa.
A hangyák természetesen nem egyeznek meg előre, hogy hol lesz a temetők helye. Valamiképpen azonban az egyéni, koordinálatlan temetkezési akciók során órákon belül egyenletesen elhelyezett kupacok jönnek létre. Theraulaz és kollégái szerint a jelenség hátterében egy öngerjesztő folyamat áll, a hangyák ugyanis jobban szeretik a tetemeket egy már létező halomra tenni, mint egyéb helyekre. Mivel a tetemek halomba hordása a környező területet felszabadítja, új temetők nem jönnek létre a már létezők közelében.
Ez az első laboratóriumi bizonyíték
A kutatók a folyamat leírására kidolgoztak egy matemetikai modellt, amely az aktiválás-gátlás mechanizmusán alapszik. Úgy tűnik, hogy a modellt igazolják a hangyák megfigyelése során szerzett tapasztalatok. Az aktiválás-gátlás elméletével korábban a ragadozók és zsákmányaik adott élőhelyen való eloszlását is meg akarták magyarázni, azonban ez az első alkalom, hogy egy ilyen típusú rendszerről laboratóriumi körülmények között bebizonyosodott, hogy a Turing által leírt folyamat a kolóniák és az ökoszisztémák szintjén is működik.