Περιεχόμενα Άρθρου
Για τα ερπετά, οι κροκόδειλοι έχουν αρκετά ξεχωριστό δέρμα. Αντί για τα κομψά και λεία λέπια στα φίδια και τις σαύρες, οι κροκόδειλοι έχουν ένα πιο ογκώδες και τρισδιάστατο σχέδιο στα φολιδωτά κεφάλια τους. Το πώς σχηματίζεται το μοναδικό δέρμα του έχει προβληματίσει τους επιστήμονες μέχρι τώρα. Το σχέδιο των φολίδων στο πρόσωπο και τις γνάθους τους σχηματίζεται από μια μηχανική διαδικασία αναδίπλωσης του δέρματος και όχι από γενετική. Τα ευρήματα αναφέρονται αναλυτικά στο α μελέτη που δημοσιεύτηκε στις 11 Δεκεμβρίου στο περιοδικό Φύση.
Σχέδια πουά
Τυπικά, τα εξαρτήματα του δέρματος των ζώων συμπεριλαμβανομένων των μαλλιών, των φτερών και των φολίδων είναι ελέγχεται από συγκεκριμένα γονίδια όταν ένα έμβρυο αναπτύσσεται. Υπάρχουν ορισμένες εξαιρέσεις σε αυτόν τον κανόνα – συμπεριλαμβανομένων των κεφαλών κροκοδείλων.
«Οι κροκόδειλοι είναι όμορφα ζώα με κακή φήμη» Μισέλ Μιλίνκοβιτςένας συν-συγγραφέας της μελέτης και φυσικός βιολόγος που βοηθά στην καθοδήγηση του Εργαστήριο Τεχνητής & Φυσικής Εξέλιξης στο Πανεπιστήμιο της Γενεύης στην Ελβετία, λέει Λαϊκή Επιστήμη. «Είναι αξιόλογα θηρία για πολλούς λόγους. Ένα από αυτά είναι ότι αποτελούν την αδελφή ομάδα (δηλαδή, είναι οι πιο στενοί συγγενείς) των πτηνών και των δεινοσαύρων».
Σύμφωνα με τον Milinkovitch, το γεγονός ότι τα λέπια του σώματός τους και τα λέπια του κεφαλιού τους αναπτύσσονται τόσο διαφορετικά τα ξεχωρίζει επίσης ως ζώα. Τα λέπια σώματος κροκοδείλου αναπτύσσονται από αυτό που οι επιστήμονες αποκαλούν α πουά μοτίβο γονιδιακής έκφρασης κατά την ανάπτυξη του εμβρύου. Αυτό συμβαίνει όταν συγκεκριμένα γονίδια ενεργοποιούνται σε συγκεκριμένες και εντοπισμένες περιοχές ιστού ή οργάνου.
[Related: Tracing the crocodiles’ curious evolutionary family tree.]
«Έτσι, σε κάθε σημείο υψηλής γονιδιακής έκφρασης, τα κύτταρα γίνονται μοιραία να σχηματίσουν ένα εξάρτημα δέρματος – μια τρίχα, ένα φτερό ή μια ζυγαριά, ανάλογα με το είδος», εξηγεί ο Milinkovitch.
Ωστόσο, τα λέπια του κεφαλιού του κροκοδείλου είναι λίγο διαφορετικά από τα λέπια του σώματός τους. Ενώ έπαιρνε δείγμα αίματος από έναν κροκόδειλο του Νείλου, ο Μιλίνκοβιτς εντυπωσιάστηκε από αυτό το ασυνήθιστο σχέδιο λεπιών στα σαγόνια και στο πρόσωπό του, όπου μερικά από τα πολύγωνα είχαν ασύνδετες άκρες. Αυτό το ασυνήθιστο μοτίβο δεν μπορούσε πραγματικά να εξηγηθεί από την πρωταρχική γενετική κατανόηση του τρόπου με τον οποίο διαμορφώνονται οι πωλήσεις.
Ο Μιλίνκοβιτς υποψιαζόταν ότι έπαιζε μια μηχανική διαδικασία – και όχι γενετική. Ο προσδιορισμός του ακριβούς μηχανισμού διέφυγε από τους επιστήμονες, καθώς τα έμβρυα κροκόδειλου είναι αρκετά δύσκολο να βρεθούν.
Διπλώστε στο δέρμα
Χρειάστηκαν πάνω από 10 χρόνια για τον Milinkovitch και τους συναδέλφους του να συγκεντρώσουν αρκετά έμβρυα για να το κάνουν αυτό νέα μελέτη. Μόλις η ομάδα είχε πολλά έμβρυα για να δουλέψει, συνδύασε πειράματα με τα έμβρυα και προσομοιώσεις υπολογιστή για να δημιουργούν ένα τρισδιάστατο μοντέλο μηχανικής ανάπτυξης που περιγράφει λεπτομερώς το σχέδιο των φολίδων του κεφαλιού σε έναν κροκόδειλο.
Ανακάλυψαν ότι το οι κλίμακες αυτοοργανώνονται μέσω κάποιων γνωστών μηχανικών διεργασιών, συμπεριλαμβανομένης της αναδίπλωσης με συμπίεση. Αυτή η αναδίπλωση ξεκινά όταν το δέρμα αναπτύσσεται ταχύτερα από το υποκείμενο οστό και όταν το ίδιο το δέρμα γίνεται είτε πιο ελαστικό ή άκαμπτο. Αυτή η αναδίπλωση και η φυσική αλλαγή παράγει στη συνέχεια τα ακανόνιστα γεωμετρικά μοτίβα στα λέπια του κεφαλιού καθώς ο κροκόδειλος μεγαλώνει με έναν σαφώς διαφορετικό τρόπο.
«Το μαθηματικό μας μοντέλο δείχνει ότι τα πολύ διαφορετικά μοτίβα των φολίδων της κεφαλής σε διαφορετικά είδη κροκοδείλων επιτυγχάνονται εύκολα αλλάζοντας ελαφρώς τις μηχανικές ιδιότητες του δέρματος», λέει ο Milinkovitch. «Επομένως, δεν χρειάζεται κανείς να ζητήσει την τροποποίηση πολλών γονιδίων για να εξηγήσει την εξέλιξη των μοτίβων της κλίμακας του κεφαλιού στους κροκόδειλους: μικρές εξελικτικές αλλαγές της ανάπτυξης και των μηχανικών ιδιοτήτων του δέρματος τα εξηγούν όλα».
[Related: Say hello to the surprising crocodile relative Benggwigwishingasuchus eremicarminis.]
Χρώση κολλαγόνου
Για να εντοπίσει αυτούς τους μηχανισμούς, η ομάδα χρειάστηκε επίσης να αναπτύξει νέους τρόπους χρώσης του κολλαγόνου. Αυτό πρωτεΐνη χτίζει το δέρμα, τα οστά, τους συνδέσμους, τους τένοντες και άλλους συνδετικούς ιστούς και είναι επίσης ζωτικής σημασίας για την προστασία των οργάνων του σώματος μεταξύ άλλους βιολογικούς ρόλους. Αυτή η νέα τεχνική χρώσης βοήθησε τον Milinkovitch να δει τι μηχανικές ιδιότητες δίνει το κολλαγόνο στο δέρμα και η κατανόηση του τρόπου λειτουργίας του κολλαγόνου στο δέρμα έχει ορισμένες εφαρμογές εκτός των κροκοδείλων.
«Η τεχνική μας χρησιμοποιείται τώρα από πολλούς ερευνητές, επειδή η τρισδιάστατη αρχιτεκτονική του κολλαγόνου είναι πολύ σημαντική για την κατανόηση της διεισδυτικότητας των καρκινικών όγκων καθώς και για την υποστελεχοποίηση της γήρανσης του δέρματος», λέει ο Milinkovitch.
Η ανάπτυξη νέων μεθόδων για κάτι τόσο εκτεταμένο όπως η χρώση κολλαγόνου και η κατανόηση του τι συμβαίνει κάτω από το δέρμα ενός κροκόδειλου υποδεικνύει επίσης ένα συχνά παραβλέπεται μέρος της εμβρυϊκής ανάπτυξης.
“Το [mechanics] παίζει τεράστιο ρόλο στην εμβρυϊκή ανάπτυξη και οι ερευνητές στη βιολογία και τη φυσική το συνειδητοποιούν σιγά σιγά», λέει ο Milinkovitch. «Μείνετε περίεργοι, κοιτάξτε γύρω σας, υπάρχουν τόσες πολλές πτυχές του ζωντανού κόσμου που δεν καταλαβαίνουμε».
Κερδίστε τις διακοπές με τους οδηγούς δώρων της PopSci
VIA: Πηγή Άρθρου
Greek Live Channels Όλα τα Ελληνικά κανάλια:
Βρίσκεστε μακριά από το σπίτι ή δεν έχετε πρόσβαση σε τηλεόραση;
Το IPTV σας επιτρέπει να παρακολουθείτε όλα τα Ελληνικά κανάλια και άλλο περιεχόμενο από οποιαδήποτε συσκευή συνδεδεμένη στο διαδίκτυο.
Αν θες πρόσβαση σε όλα τα Ελληνικά κανάλια
Πατήστε Εδώ
Ακολουθήστε το TechFreak.GR στο Google News για να μάθετε πρώτοι όλες τις ειδήσεις τεχνολογίας.
