Nei pesci e in altri animali, i coni che rilevano il colore nella retina sono disposti secondo schemi specifici, e si ritiene che questo sia importante per consentire agli animali di percepire correttamente l'ambiente circostante. Ora, in una ricerca pubblicata in Revisione fisica E , un gruppo interdisciplinare di fisici e biologi ha utilizzato un modello matematico per determinare come le cellule coniche nel pesce zebra, un comune modello sperimentale di pesce, sono disposte secondo uno schema specifico in tutti gli individui. Si scopre che piccoli difetti nei modelli portano le cellule a organizzarsi in uno solo dei due possibili modelli che potrebbero altrimenti emergere.

Gli occhi di questi pesci hanno quattro diversi tipi di cellule coniche, che percepiscono il blu, ultravioletto, e una combinazione di rosso e verde. Le celle a "doppio cono" che rilevano il rosso e il verde possono essere disposte con orientamenti diversi, così le cellule possono finire in uno schema di ultravioletti, blu, e celle rosse/verdi in diversi modelli. Man mano che gli occhi di pesce si sviluppano, queste cellule provengono da un'area chiamata zona marginale ciliare, differenziarsi nelle diverse cellule coniche, e si dispongono secondo uno schema casuale. Però, alla fine si riorganizzano secondo un certo schema. Un'ipotesi è che i modelli emergano dalla diversa forza di adesione tra le cellule in vari orientamenti. Essenzialmente, finiscono in uno schema che ha il livello di energia più basso.

"Anche se questo è ben noto, " spiega Noriaki Ogawa, il primo autore del saggio, "c'è un problema inspiegabile. Si scopre che ci sono due modelli con lo stesso livello di energia più basso, uno parallelo alla crescita della retina e l'altro perpendicolare ad essa, in modo che siano semplicemente lo stesso modello ma ruotati di 90 gradi. Nel vero pesce, però, solo uno dei due modelli viene effettivamente trovato."

Gli autori si sono resi conto che deve esserci un meccanismo che porta a quel modello. Hanno scoperto che sebbene i due modelli siano equivalenti se osservati utilizzando un modello statico, non erano così in un ambiente dinamico. Utilizzando un modello matematico, selezione dinamica del modello, hanno scoperto che piccoli difetti che appaiono nel modello possono disturbarlo e spingerlo a riorganizzarsi in un modo che porta sempre allo schema trovato nel pesce vero.

"Si tratta di una scoperta importante, " spiega Ogawa, "perché questo potrebbe avere implicazioni per lo sviluppo di altre strutture in molti organismi". "C'è molto lavoro da fare per spiegare appieno la situazione, " continua. "Sappiamo che ci sono altri meccanismi, vale a dire gradienti di concentrazione di sostanze chimiche, noti come morfogeni, che dirigono il processo di sviluppo, e le polarità delle cellule. Per comprendere appieno come questi modelli emergano negli organismi reali, dobbiamo anche capire la relazione tra questi meccanismi, e anche per determinare sperimentalmente l'effettiva forza di adesione tra le cellule e altri parametri".