1952, Alan Turing publicerade en studie som matematiskt beskrev hur system som består av många levande organismer kan bilda rika och mångsidiga uppsättningar av ordnade mönster. Han föreslog att denna "självorganisering" uppstår från instabilitet i system utan mönstrar, som kan bildas när olika arter tränger om utrymme och resurser. Än så länge, dock, forskare har kämpat för att reproducera Turing-mönster i laboratorieförhållanden, väcker allvarliga tvivel om dess tillämplighet. I en ny studie publicerad i EPJ B , forskare under ledning av Malbor Asllani vid University of Limerick, Irland, har gått igenom Turings teori för att matematiskt bevisa hur instabilitet kan uppstå genom enkla reaktioner, och i vitt skilda miljöförhållanden.

Teamets resultat kan hjälpa biologer att bättre förstå ursprunget till många ordnade strukturer i naturen, från fläckar och ränder på djurrockar, till klungor av vegetation i torra miljöer. I Turings originalmodell, han introducerade två diffuserande kemiska arter till olika punkter på en sluten ring av celler. När de diffunderade över intilliggande celler, dessa arter "tävlade" med varandra när de interagerade; så småningom organisera sig för att bilda mönster. Denna mönsterbildning berodde på det faktum att symmetrin under denna process kunde brytas i olika grad, beroende på förhållandet mellan diffusionshastigheterna för varje art; en mekanism som nu heter "Turing instabilitet." Dock, en betydande nackdel med Turings mekanism var att den förlitade sig på det orealistiska antagandet att många kemikalier diffunderar i olika takt.

Genom sina beräkningar, Asllanis team visade att i tillräckligt stora ringar av celler, där diffusionsasymmetri gör att båda arterna färdas i samma riktning, de instabiliteter som genererar ordnade mönster kommer alltid att uppstå – även när konkurrerande kemikalier diffunderar i samma takt. När den väl har bildats, mönstren kommer antingen att förbli stationära, eller fortplanta sig stadigt runt ringen som vågor. Teamets resultat tar upp en av Turings viktigaste bekymmer om sin egen teori, och är ett viktigt steg framåt i vår förståelse av den medfödda drivkraften hos levande system att organisera sig.