by Bob Yirka , Phys.org
(Phys.org) – Ein Forscherteam aus der Schweiz, Frankreich und Belgien hat herausgefunden, dass die Schuppen auf den Köpfen von Krokodilen nicht genetisch bedingt angeordnet sind, sondern durch Risse in der Haut entstehen, während sich der Schädel noch entwickelt. Sie beschreiben ihre Forschung und Ergebnisse in ihrem in der Zeitschrift Science veröffentlichten Artikel.
Skalenentwicklung Bei Reptilien, stellt das Team fest, entsteht im Allgemeinen durch einen Prozess, der als Skalenprimordium bekannt ist, bei dem Entwicklungseinheiten genetisch gesteuert werden – Skalen wachsen in der Form und Farbe, die durch ihre DNA beschrieben wurden. Das ist auch bei Krokodilen der Fall, schreiben sie, mit Ausnahme der Schuppen, die den Kopf bedecken, wo die Dinge sehr unterschiedlich sind. Anstelle von regelmäßigen Mustern, die aufgrund des Primordiums auftreten, gibt es Chaos, das die Forscher fanden, was sie dazu veranlasste, sich zu fragen, ob ein anderer Entwicklungsprozess am Werk war.Um dies herauszufinden, machten sie mehrere hochauflösende Fotos von den Köpfen von 15 jungen Krokodilen aus jedem möglichen Winkel und erstellten dann mit Computersoftware 3D-Modelle, die nur aus den Linien bestanden, die die Unterteilungen zwischen den Skalen bildeten. Die Linien wurden dann mit einer Mustererkennungssoftware analysiert und die Ergebnisse zeigten, dass die Polygone, die durch die Linien erzeugt wurden, Muster nachahmten, die bei natürlichen Rissen auftreten, z. B. wenn Schlamm trocknet oder ein Topf zerbrochen ist.Als nächstes untersuchte das Team die embryonale Entwicklung von Krokodilen in ihrem Labor und beobachtete genau, wie sich dermale Drucksensoren (DPS) – Sinnesorgane, die Veränderungen des Oberflächenwassers erkennen – als erhabene Beulen oder Hügel über Gesicht, Kiefer und andere Teile des Kopfes entwickelten. Scale Primordium ist nie aufgetreten. Stattdessen entwickelte sich dicke Haut über und um die DPS-Beulen. Als der Schädel wuchs, begannen Rillen zwischen den Hügeln zu erscheinen, die schließlich miteinander verbunden wurden. Als sich die Rillen vertieften, nahmen sie das vertraute Aussehen des Erwachsenen an, was zu dem schuppigen Aussehen führte, für das Krokodile bekannt sind.Diese Entdeckung, sagen die Forscher, liefert mehr Informationen für Wissenschaftler, die das Zusammenspiel zwischen genetischer Bestimmung und den physikalischen und / oder chemischen Prozessen in der Umwelt untersuchen, die zusammen die biologische Entwicklung von Organismen bestimmen.
Weitere Informationen: Krokodilkopfschuppen sind keine Entwicklungseinheiten, sondern entstehen aus der Physik, Wissenschaft, DOI: 10.1126/Wissenschaft.1226265
ABSTRACT
Verschiedene Linien von Amnioten zeigen keratinisierte Hautanhänge (Federn, Haare und Schuppen), die sich im Embryo von genetisch kontrollierten Entwicklungseinheiten unterscheiden, deren räumliche Organisation durch Reaktions-Diffusionsmechanismen (RDM) strukturiert ist. Wir zeigen, dass im Gegensatz zu Hautanhangsgebilden bei anderen Amnioten (sowie Körperschuppen bei Krokodilen) Gesichts- und Kieferschuppen von Krokodilen eher zufällige polygonale Domänen stark keratinisierter Haut als genetisch kontrollierte Elemente sind und aus einem physikalischen selbstorganisierenden stochastischen Prozess hervorgehen, der sich von RDM unterscheidet: rissbildung der sich entwickelnden Haut in einem Stressfeld. Wir schlagen vor, dass das schnelle Wachstum des embryonalen Gesichts- und Kieferskeletts des Krokodils in Kombination mit der Entwicklung einer sehr keratinisierten Haut die mechanische Belastung erzeugt, die Risse verursacht.
Zeitschrift information: Wissenschaft