Недавнее исследование, опубликованное в научном журнале iScience, показывает, что черепахи являются первыми известными позвоночными, использующими два разных механизма для формирования головных чешуй: один основан на генетических сигналах, а другой — чисто механический. Это открытие расширяет наше понимание эволюции и открывает двери для технологических инноваций.
Традиционно кожные структуры, такие как чешуя, перья и волосы у позвоночных, происходят из плакод, специализированных областей эпидермиса, контролируемых высококонсервативными генетическими сигналами. Однако крокодилы представляют собой исключение: их головные чешуи образуются путем физического складывания растущей кожи. Ученые из Женевского университета (UNIGE) теперь обнаружили, что черепахи сочетают оба процесса, что является беспрецедентным подходом среди позвоночных.
Используя 3D-микроскопию с листовым освещением и компьютерное моделирование, команда продемонстрировала, что простых физических сил достаточно для создания нерегулярных узоров, наблюдаемых в чешуях черепах. Смоделированные модели, корректируя такие параметры, как жесткость ткани и скорость роста, смогли воспроизвести фактические чешуйчатые формы, наблюдаемые у различных видов черепах. Это открытие бросает вызов традиционным парадигмам биологии развития.
С эволюционной точки зрения черепахи (Testudinata) являются ближайшими живыми родственниками крокодилов и птиц. Тот факт, что черепахи и крокодилы разделяют физический механизм образования чешуи, предполагает, что это древний признак, присутствующий у последнего общего предка группы. Это исследование подчеркивает активную роль физики в морфогенезе, биологическом процессе, который заставляет организм развивать свою форму.
Помимо своего академического воздействия, это исследование открывает двери для технологических инноваций. Понимание того, как природа создает сложные структуры на основе простых физических правил, открывает возможности для прогресса в биомимикрии, регенеративной медицине и разработке материалов. Это исследование показывает, как механическое складывание может формировать биологические узоры, предлагая практические решения, вдохновленные природой.