En matematiker från Cardiff University har kastat nytt ljus över det mångåriga mysteriet om hur zebrafiskar utvecklar de distinkta randiga mönstren på deras hud.

I en ny studie, Dr Thomas Woolley har simulerat den invecklade processen som ser de pigmenterade hudcellerna hos zebrafiskarna engagerade i ett spel med katt och mus när de jagar efter var och en i de tidiga utvecklingsstadierna innan de vilar för att skapa ett slutligt mönster.

Dr Woolley upptäckte att en nyckelfaktor är de vinklar som cellerna jagar efter varandra, och dessa vinklar kan avgöra om en zebrafisk utvecklar sina distinkta ränder, trasiga ränder, prickiga mönster eller ibland inget mönster alls.

Resultaten har presenterats i tidskriften Fysisk granskning E .

Istället för att ha ett mönster inbäddat i deras genetiska kod, zebrafiskar börjar sina liv som transparenta embryon innan de utvecklar ikoniska mönster över tiden när de växer till vuxna. Som ofta är fallet i naturen, många möjliga mutationer finns och detta kan diktera det mönster som utvecklas i zebrafisken.

Flera forskare har studerat hur och varför dessa mönster bildas och har kommit fram till att det är ett resultat av tre typer av pigmentceller som interagerar med varandra. Mer specifikt, svarta pigmentceller (melanoforer), gula pigmentceller (xantoforer) och silverfärgade pigmentceller (iridoforer), jaga efter varandra tills ett slutligt mönster har uppnåtts.

När hundratals av dessa jakter spelar ut, de gula cellerna skjuter så småningom de svarta cellerna till en position för att bilda ett distinkt mönster.

Dr Woolley, från Cardiff University's School of Mathematics, sade:"Experimentister har visat att när dessa två typer av celler placeras i en petriskål, de verkar jaga efter varandra, lite som pacman som jagar spöken. Dock, snarare än att jaga varandra i raka linjer, de verkar jaga varandra i en spiral.

"Min nya forskning har visat att vinkeln vid vilken cellerna jagar efter varandra är avgörande för att bestämma det slutliga mönstret som vi ser på olika typer av zebrafiskar."

I hans studie, Dr Woolley utförde ett antal datasimuleringar som hade en bred bild av hur celler rör sig och interagerar när zebrafisken bara är några veckor gammal. Olika mönster genererades sedan spontant beroende på jaktreglerna.

Genom att experimentera med olika jaktvinklar i sina simuleringar, Dr Woolley lyckades återskapa de olika mönstren som visas av zebrafiskar.