पक्षी फोटोरिसेप्टर पैटर्न एक अराजक हाइपरयूनिफ़ॉर्म समाधान को बहुस्तरीय पैकिंग समस्या का प्रतिनिधित्व करते हैं

प्रकाश का अनुकूल स्थानिक नमुना लेना सख्ती से आवश्यक है कि समान फोटोरिसेप्टर्स को दो आयामों में पूरी तरह से नियमित अरेंजमेंट में व्यवस्थित किया जाए। प्रकृति में ऐसे परफेक्ट एरेज़ के उदाहरणों में कीड़ों की संयोजित आँखें और कुछ मछलियों और सरिसृपों के लगभग क्रिस्टलीय फोटोरिसेप्टर पैटर्न शामिल हैं। पक्षी अत्यधिक दृश्य जन्तु हैं जिनमें पाँच विभिन्न शंकु फोटोरिसेप्टर उपप्रकार होते हैं, फिर भी उनके फोटोरिसेप्टर पैटर्न पूरी तरह से नियमित नहीं होते। हम पाँच विभिन्न कोशिका प्रकारों वाले मुर्गी के शंकु फोटोरिसेप्टर सिस्टम का विश्लेषण विभिन्न संवेदनशील माइक्रोसंरचनात्मक वर्णनकारों का उपयोग करके करते हैं, हम पाते हैं कि अराजक फोटोरिसेप्टर पैटर्न "हाइपरयूनिफ़ॉर्म" हैं (अनंत तरंग दैर्ध्य घनत्व उतार-चढ़ाव की अनुपस्थिति दिखाते हुए), जो कि पहले केवल एक अद्वितीय subset भौतिक प्रणालियों में पहचाना गया था, लेकिन कभी भी किसी जीवित जीव में नहीं देखा गया। आश्चर्यजनक रूप से, कुल जनसंख्या और व्यक्तिगत कोशिका प्रकारों के पैटर्न एक साथ हाइपरयूनिफ़ॉर्म होते हैं। हम ऐसे पैटर्न को "मल्टीहाइपरयूनिफ़ॉर्म" कहते हैं क्योंकि समग्र बिंदु पैटर्न के कई अलग-अलग उपसमुच्चय खुद हाइपरयूनिफ़ॉर्म होते हैं। हमने दो आयामों में एक अद्वितीय बहुस्तरीय कोशिका पैकिंग मॉडल तैयार किया है जो सुझाता है कि फोटोरिसेप्टर प्रकार छोटे और लंबे-दूरी की विकर्षक बलों के साथ इंटरैक्ट करते हैं और कि प्रकारों के बीच परिणामस्वरूप प्रतिस्पर्धा प्रणाली के वर्णन करने वाले विशेष स्थानिक विशेषताओं को जन्म देती है, जिसमें मल्टीहाइपरयूनिफ़ॉर्मिटी शामिल है। ये निष्कर्ष सुझाते हैं कि एक अराजक हाइपरयूनिफ़ॉर्म पैटर्न पक्षी प्रणाली में सबसे सामान्य नमूना व्यवस्था का प्रतिनिधित्व कर सकता है, फोटोरिसेप्टर एपिथेलियम के भीतर अंतर्निहित पैकिंग बाधाओं को देखते हुए। इसके अलावा, वे दिखाते हैं कि मौलिक भौतिक बाधाएँ जैविक अनुकूलन प्रक्रिया के प्रवाह को कैसे बदल सकती हैं। हमारे परिणाम सुझाव देते हैं कि मल्टीहाइपरयूनिफ़ॉर्म अराजक संरचनाएँ नए भौतिक गुणों के साथ सामग्रियों के डिज़ाइन के लिए निहितार्थ रखती हैं और इसलिए भविष्य के अनुसंधान के लिए एक फायदेमंद क्षेत्र का प्रतिनिधित्व कर सकती हैं।