by Bob Yirka , Phys.org
(Phys.org) – Un equipo de investigación compuesto por miembros de Suiza, Francia y Bélgica ha descubierto que las escamas en las cabezas de los cocodrilos no están dispuestas debido a la genética, sino que se producen debido a grietas en la piel mientras el cráneo aún se está desarrollando. Describen sus investigaciones y hallazgos en su artículo publicado en la revista Science.
El desarrollo a escala en reptiles, según el equipo, generalmente se produce debido a un proceso conocido como scale primordium, donde las unidades de desarrollo son impulsadas genéticamente: las escalas crecen en la forma y el color que han sido descritos por su ADN. Ese es el caso de los cocodrilos también, escriben, excepto por las escamas que cubren la cabeza, donde las cosas son muy diferentes. En lugar de los patrones regulares que ocurren debido al primordio de escala, hay caos que los investigadores encontraron, lo que los llevó a preguntarse si estaba en marcha un proceso de desarrollo diferente.
Para averiguarlo, tomaron múltiples fotografías de alta resolución de las cabezas de 15 cocodrilos jóvenes desde todos los ángulos posibles y luego usaron software de computadora para crear modelos 3D compuestos solo por las líneas que formaban las divisiones entre las escalas. Las líneas se analizaron luego utilizando un software de reconocimiento de patrones y los resultados mostraron que los polígonos creados por las líneas imitaban patrones vistos en grietas naturales, como cuando el barro se seca o se rompe una olla.
A continuación, el equipo estudió el desarrollo embrionario de cocodrilos en su laboratorio, observando de cerca cómo los Sensores de Presión Dérmica (DPS), órganos sensoriales que detectan cambios en el agua superficial, se desarrollaban como protuberancias o montículos elevados de manera aleatoria sobre la cara, las mandíbulas y otras partes de la cabeza. Scale primordium nunca ocurrió. En cambio, se desarrolló piel gruesa sobre y alrededor de las protuberancias de DPS. A medida que el cráneo crecía, comenzaron a aparecer ranuras entre los montículos que finalmente se interconectaron. A medida que los surcos se profundizaban, comenzaron a tomar el aspecto familiar del adulto, lo que resultó en el aspecto escamoso por el que se conocen los cocodrilos.
Este descubrimiento, dicen los investigadores, proporciona más información a los científicos que estudian la interacción entre la determinación genética y los procesos físicos y/o químicos en el medio ambiente que juntos determinan el desarrollo biológico de los organismos.
Más información: Las Escamas de Cabeza de Cocodrilo No Son Unidades de Desarrollo, Sino Que Emergen de Grietas Físicas, Science, DOI: 10.1126 / science.1226265
RESUMEN
Varios linajes de amnióticos muestran apéndices cutáneos queratinizados (plumas, pelos y escamas) que se diferencian en el embrión de unidades de desarrollo controladas genéticamente cuya organización espacial está modelada por mecanismos de difusión de reacción (RDM). Mostramos que, al contrario de los apéndices de piel en otros amnióticos (así como las escamas corporales en los cocodrilos), las escamas de cara y mandíbula de los cocodrilos son dominios poligonales aleatorios de piel altamente queratinizada, en lugar de elementos controlados genéticamente, y emergen de un proceso estocástico autoorganizado físico distinto del RDM: agrietamiento de la piel en desarrollo en un campo de estrés. Sugerimos que el rápido crecimiento del esqueleto facial y mandibular embrionario de cocodrilo, combinado con el desarrollo de una piel muy queratinizada, genera el estrés mecánico que causa el agrietamiento.
Información de la revista: Ciencia