by Bob Yirka , Phys.org
(Phys.org) – zespół badawczy złożony z członków ze Szwajcarii, Francji i Belgii odkrył, że łuski na głowach krokodyli nie są ułożone z powodu genetyki, ale powstają z powodu pękania skóry podczas rozwoju czaszki. Opisują swoje badania i odkrycia w artykule opublikowanym w czasopiśmie Science.
rozwój w skali u gadów, notatki zespołu zwykle powstają w wyniku procesu znanego jako zawiązek skali, w którym jednostki rozwoju są uwarunkowane genetycznie – łuski rosną w kształcie i kolorze, które zostały opisane przez ich DNA. Tak jest również w przypadku krokodyli, piszą, z wyjątkiem łusek pokrywających głowę, gdzie rzeczy są bardzo różne. Zamiast regularnych wzorców, które pojawiają się z powodu zawiązku skalarnego, naukowcy odkryli chaos, który skłonił ich do zastanowienia się, czy działa inny proces rozwoju.
aby się tego dowiedzieć, wykonali wiele zdjęć w wysokiej rozdzielczości głów 15 młodych krokodyli z każdego możliwego kąta, a następnie użyli oprogramowania komputerowego do stworzenia modeli 3D składających się tylko z linii, które tworzyły podziały między skalami. Linie zostały następnie przeanalizowane za pomocą oprogramowania do rozpoznawania wzorców, a wyniki wykazały, że wielokąty, które zostały utworzone przez linie, naśladowały wzory widoczne w naturalnym pękaniu, na przykład podczas wysychania błota lub pękania garnka.
następnie zespół badał rozwój embrionalny krokodyli w swoim laboratorium, uważnie obserwując Czujniki ciśnienia skóry (DPS) – narządy zmysłów, które wykrywają zmiany w wodach powierzchniowych – rozwijające się jako losowo podniesione guzy lub kopce nad twarzą, szczękami i innymi częściami głowy. Zawiązek skali nigdy nie wystąpił. Zamiast tego gruba skóra rozwinęła się wokół guzków DPS. Gdy czaszka rosła, między kopcami zaczęły pojawiać się rowki, które ostatecznie stały się połączone. W miarę pogłębiania się rowków zaczęły przybierać znajomy wygląd dorosłego, co skutkowało łuszczącym się wyglądem, z którego znane są krokodyle.
to odkrycie, jak twierdzą naukowcy, dostarcza więcej informacji naukowcom badającym zależność między determinacją genetyczną a fizycznymi i / lub chemicznymi procesami w środowisku, które wspólnie determinują biologiczny rozwój organizmów.
Więcej informacji: Skale głowy krokodyla nie są jednostkami rozwojowymi, ale wyłaniają się z pękania fizycznego, Nauka, DOI: 10.1126/nauka.1226265
ABSTRACT
różne linie owodni wykazują keratynizowane wyrostki skórne (pióra, włosy i łuski), które odróżniają się w zarodku od genetycznie kontrolowanych jednostek rozwojowych, których organizacja przestrzenna jest wzorowana na mechanizmach reakcji-dyfuzji (RDM). Pokazujemy, że w przeciwieństwie do przydatków skórnych u innych owodniowców (a także łusek ciała u krokodyli), łuski twarzy i szczęk krokodyli są przypadkowymi domenami wielokątów silnie zrogowaciałej skóry, a nie genetycznie kontrolowanych elementów i powstają w fizycznym samoorganizującym się procesie stochastycznym różniącym się od RDM: pękanie rozwijającej się skóry w polu stresu. Sugerujemy, że szybki wzrost zarodkowego szkieletu twarzy i szczęki krokodyla, w połączeniu z rozwojem bardzo zrogowaciałej skóry, generuje naprężenia mechaniczne, które powodują pękanie.
informacje o czasopiśmie: Nauka