Istraživanje pokazuje da ti gmazovi kombiniraju kemijske i fizičke mehanizme u razvoju njihove kože. Kako ovo otkriće može pridonijeti napretku u regenerativnoj medicini
Kornjača tek su postali heroine značajnog proboj u evolucijskoj biologiji zahvaljujući otkriću mehanizam Stvaranje vaga na glavi.
Prema istraživanje izveden Sveučilište u Ženevi i objavljeno u časopisu iscience Ovi gmazovi Oni kombiniraju Kemijski i fizički procesi tijekom razvoja kože, što je Neviđeno imanje među kralježnjacima.
Ovo otkriće ne samo da mijenja razumijevanje evolucije kožnih struktura, već se otvara i moguće primjene na područjima poput biomimetika,, materijalna arhitektura a regenerativna medicina.
Nevjerojatna kombinacija: kemija i mehanika u jednom organizmu
Kako je obavijestila Sveučilište u Ženeviistraživanje Profesor Michel Milinković S fakulteta genetike i evolucije i usredotočen na proučavanje ljuskavog uzorka na glavi kornjače. Tijekom istraživanja ustanovljeno je da se, za razliku od ostalih kralježnjaka, u kojima kožne strukture poput vaga, perja ili kose formiraju isključivo iz Plakoidan Kontrolirane genetskim signalima, kornjače se mogu promatrati Dvostruki mehanizam razvoja.
V periferna područja Glave vaga su kontrolirane Classic Chemical Model koji karakterizira aktiviranje gena tipičnih za plakove. Ti geni, uključujući β-katenin a Sonic ježregulirati difuzijsku reakciju signalnih molekula i dovesti do formiranja višestruko i simetrično Vage. Ova je formula široko rasprostranjena u drugim skupinama kralježnjaka, poput ptica i sisavaca.
S druge strane, u vrh Vodi tim utvrdio je da je stvaranje vaga uzrokovano potpuno drugačijim mehanizmom: mehaničkim savijanjem koža. Nije bilo manifestacija uobičajenih genetskih markera, ali to je rezultat fizičke napetosti uzrokovane neujednačenim rastom dermalnih slojeva i temeljnim kostima, što je dovelo do formiranja Netočna, asimetrična i vrlo promjenjiva vaga za različite pojedince.
Izjava znanstvene grupe
Rory Cooper. Ženevada “ovo mehaničko savijanje objašnjava asimetrični oblik vaga na vrhu glave”. Uz to Ebrahim JahanbakhshStručnjak za računalno modeliranje iz iste skupine, dodao je da se ta varijabilnost također primjećuje između lijeve i desne strane istog pojedinca, što potvrđuje ideju da fizička komponenta doprinosi velikom stupnju pojedinačne raznolikosti.
Usporedba s krokodilima, pticama i dinosaurima
Središnji dio istraživanja sastojao se od uključivanja ovog fenomena u evolucijski kontekst. Rezultati dobiveni od strane tima Sveučilište u Ženevi pokazati to krokodiliZa razliku od drugih gmazova, također formiraju vagu na glavi mehaničkim savijanjembez sudjelovanja mjesta. Ovo otkriće, zajedno s promatranjem kornjača, sugerira da je ovaj mehanizam nasljedanTo je vjerojatno postojalo s zajedničkim precima krokodili, kornjače i dinosaurusi.
Ovu je značajku vjerojatno izgubio u trenutne pticeDolaze iz dinosaura, ali razvili su perje koristeći čiste kemijske mehanizme. Prema Milinkovič To je “sposobnost stvaranja ljuskavih uzoraka pomoću mehaničkih sila s drevnom značajkom koja je prethodila stvaranju suvremenih kornjača, krokodila i ptica”. Ova se hipoteza temelji na filogenetski Analiza koja uključuje kornjače u relativnu skupinu arhosauršto uključuje krokodile, ptice i njihove izumrle pretke.
Da bi potvrdio svoja opažanja, tim je koristio brojne tehnologije visoke preciznosti. Posebna je pažnja posvećena 3D mikroskopija pomoću laganog limaTo je omogućilo detaljne slike kožnih i kostiju struktura embrija kornjača u različitim fazama razvoja. Ova tehnika je omogućila da prvo vidi periferne kemijske vage, a zatim dorzalna područja postaju čvršća i počinju se fizički savijati.
Hibridizacija in situ Omogućio je otkrivanje prisutnosti (ili odsutnosti) markerskih gena u različitim područjima, potvrđujući dvostruku formulu. Pored toga, tim se razvio Tri dimenzionalna računalna modela Na temelju podataka dobivenih mikroskopijom. Promjenom parametara poput krutosti tkiva ili brzine rasta, uspjeli su simulirati ljuskave obrasce različitih vrsta, uključujući kornjače,, kornjača a kornjača.
Ovaj kombinirani pristup – razvojna biologija, genetska analiza, fizičko modeliranje i računalna simulacija – dopušteno je dokazati da sam Male mehaničke promjene Oni mogu objasniti značajne razlike u ljuskavim uzorcima između vrsta i pojedinaca. Studije Sveučilište u Ženevi pa potvrđuje ideju da Jednostavni fizički procesi Oni mogu dovesti do značajne morfološke raznolikosti.
Pored toga, ovaj integrativni model može se primijeniti na druge biološke sustave u kojima morfogeneza utječe interakcija fizičkih sila i molekularnih signala, što otvara nove smjernice istraživanja u evolucijskoj biologiji i biologiji razvoja.
Praktična upotreba u znanosti i tehnici
Osim akademskog interesa, ovo otkriće otvara posebne mogućnosti u primijenjenim područjima. Razumijevanje kako Priroda stvara složene strukture Na temelju osnovnih fizičkih principa, može nadahnuti razvoj tog područja biomimetikagdje se imitiraju biološki mehanizmi za stvaranje novih tehnologija.
V arhitektura i dizajn materijala Moguće je znati kako se koža sastoji u određenim uvjetima za proizvodnju prilagodljivih struktura ili materijala s integriranim funkcionalnim uzorcima. U nekom području regenerativna medicina mogu proučiti ove procese kao osnovu za razvoj strategija Obnova kožnih tkiva,, Razvoj umjetne kože ili dizajn Fleksibilni implantati s biomimetičkim svojstvima.
Sveučilište u Ženevi Zaključeno je da ovaj rad ne samo da proširuje razumijevanje evolucije kralježnjaka, već nudi i konceptualne i tehnološke alate za rješavanje problema u znanosti, medicini i tehnologijama s novog stajališta nadahnute evolucijskom biologijom.
