Een recente studie gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift iScience onthult dat schildpadden de eerste bekende gewervelde dieren zijn die twee verschillende mechanismen gebruiken om hoofdschubben te vormen: een gebaseerd op genetische signalen en een ander puur mechanisch. Deze ontdekking vergroot ons begrip van evolutie en opent deuren voor technologische innovaties.
Traditioneel ontstaan huidstructuren zoals schubben, veren en haar bij gewervelde dieren uit placodes, gespecialiseerde regio's van de epidermis die worden gecontroleerd door sterk geconserveerde genetische signalen. Krokodillen vormen echter een uitzondering: hun hoofdschubben vormen zich door fysiek vouwen van de groeiende huid. Wetenschappers van de Universiteit van Genève (UNIGE) hebben nu ontdekt dat schildpadden beide processen combineren, een ongekende aanpak onder gewervelde dieren.
Met behulp van 3D light-sheet microscopie en computationele modellering toonde het team aan dat eenvoudige fysieke krachten voldoende zijn om de onregelmatige patronen te genereren die in schildpaddenschubben worden waargenomen. De gesimuleerde modellen, waarbij parameters zoals weefselstijfheid en groeisnelheid werden aangepast, slaagden erin de werkelijke schubvormen te repliceren die bij verschillende schildpaddensoorten werden gezien. Deze bevinding daagt traditionele paradigma's van ontwikkelingsbiologie uit.
Vanuit een evolutionair perspectief zijn schildpadden (Testudinata) de dichtstbijzijnde levende verwanten van krokodillen en vogels. Het feit dat schildpadden en krokodillen het fysieke mechanisme voor schubvorming delen, suggereert dat dit een voorouderlijke eigenschap is, aanwezig in de laatste gemeenschappelijke voorouder van de groep. Dit onderzoek benadrukt de actieve rol van de fysica in morfogenese, het biologische proces dat een organisme zijn vorm laat ontwikkelen.
Naast de academische impact opent deze studie deuren voor technologische innovaties. Door te begrijpen hoe de natuur complexe structuren creëert op basis van eenvoudige fysieke regels, ontstaan er mogelijkheden voor vooruitgang in biomimicry, regeneratieve geneeskunde en materiaalontwerp. Dit onderzoek toont aan hoe mechanisch vouwen biologische patronen kan vormen, en biedt praktische oplossingen geïnspireerd door de natuur.