Bij vissen en andere dieren, de kleurdetecterende kegelcellen in het netvlies zijn gerangschikt in specifieke patronen, en dit wordt belangrijk geacht om dieren in staat te stellen hun omgeving goed te voelen. Nutsvoorzieningen, in onderzoek gepubliceerd in Fysieke beoordeling E , een interdisciplinaire groep natuurkundigen en biologen heeft een wiskundig model gebruikt om te bepalen hoe de kegelcellen in zebravissen - een algemeen experimenteel vismodel - bij alle individuen in een specifiek patroon zijn gerangschikt. Het blijkt dat kleine defecten in de patronen ertoe leiden dat de cellen zichzelf rangschikken in slechts een van de twee mogelijke patronen die anders zouden kunnen ontstaan.

De ogen van deze vissen hebben vier verschillende soorten kegelcellen, die blauw aanvoelen, ultraviolet, en een combinatie van rood en groen. De "dubbele kegel"-cellen die rood en groen voelen, kunnen in verschillende richtingen worden gerangschikt, zodat de cellen kunnen eindigen in een patroon van ultraviolet, blauw, en rode/groene cellen in verschillende patronen. Naarmate de vissenogen zich ontwikkelen, deze cellen zijn afkomstig uit een gebied dat de ciliaire marginale zone wordt genoemd, differentiëren in de verschillende kegelcellen, en rangschikken zichzelf in een willekeurig patroon. Echter, ze herschikken zichzelf uiteindelijk in een bepaald patroon. Een hypothese is dat de patronen voortkomen uit de verschillende adhesiekracht tussen de cellen in verschillende oriëntaties. Eigenlijk, ze komen terecht in een patroon met het laagste energieniveau.

"Hoewel dit bekend is, " legt Noriaki Ogawa uit, de eerste auteur van het artikel, "Er is een onverklaarbaar probleem. Het blijkt dat er twee patronen zijn met hetzelfde laagste energieniveau, een parallel aan de groei van het netvlies en de andere loodrecht daarop, zodat ze gewoon hetzelfde patroon hebben, maar 90 graden gedraaid. Bij echte vissen echter, slechts één van de twee patronen is daadwerkelijk gevonden."

De auteurs realiseerden zich dat er een mechanisme moet zijn dat tot dat patroon leidt. Ze ontdekten dat hoewel de twee patronen equivalent zijn als ze worden bekeken met behulp van een statisch model, ze waren niet zo in een dynamische omgeving. Met behulp van een wiskundig model, dynamische patroonselectie, ze ontdekten dat kleine gebreken die in het patroon verschijnen, het kunnen verstoren en ertoe kunnen aanzetten zichzelf te herschikken op een manier die altijd leidt tot het patroon dat in echte vissen wordt aangetroffen.

"Dit is een belangrijke bevinding, " legt Ogawa uit, "omdat dit gevolgen kan hebben voor de ontwikkeling van andere structuren in veel organismen." "Er is veel werk aan de winkel om de situatie volledig uit te leggen, " vervolgt hij. "We weten wel dat er andere mechanismen zijn, namelijk concentratiegradiënten van chemicaliën, bekend als morfogenen, die het ontwikkelingsproces sturen, en de polariteiten van cellen. Om volledig te begrijpen hoe deze patronen ontstaan ​​in echte organismen, we moeten ook de relatie tussen deze mechanismen begrijpen, en ook om de werkelijke adhesiesterkte tussen cellen en andere parameters experimenteel te bepalen."