iScience bilimsel dergisinde yayınlanan yakın tarihli bir çalışma, kaplumbağaların kafa pullarını oluşturmak için iki farklı mekanizma kullanan ilk bilinen omurgalılar olduğunu ortaya koyuyor: biri genetik sinyallere dayalı, diğeri ise tamamen mekanik. Bu keşif, evrimi anlama şeklimizi geliştiriyor ve teknolojik yeniliklere kapı aralıyor.
Geleneksel olarak, omurgalılardaki pullar, tüyler ve saç gibi deri yapıları, son derece korunmuş genetik sinyaller tarafından kontrol edilen epidermisin özelleşmiş bölgeleri olan plakodlardan kaynaklanır. Ancak timsahlar bir istisnadır: kafa pulları, büyüyen derinin fiziksel katlanmasıyla oluşur. Cenevre Üniversitesi'ndeki (UNIGE) bilim insanları şimdi kaplumbağaların her iki süreci birleştirdiğini keşfetti; bu, omurgalılar arasında benzeri görülmemiş bir yaklaşımdır.
3D ışık tabakası mikroskobu ve hesaplamalı modelleme kullanılarak, ekip, kaplumbağa pullarında gözlemlenen düzensiz desenleri oluşturmak için basit fiziksel kuvvetlerin yeterli olduğunu gösterdi. Doku sertliği ve büyüme hızı gibi parametreleri ayarlayan simüle edilmiş modeller, farklı kaplumbağa türlerinde görülen gerçek pullu şekilleri kopyalamayı başardı. Bu bulgu, gelişimsel biyolojinin geleneksel paradigmalarına meydan okuyor.
Evrimsel bir perspektiften bakıldığında, kaplumbağalar (Testudinata) timsahların ve kuşların en yakın yaşayan akrabalarıdır. Kaplumbağaların ve timsahların pul oluşumu için fiziksel mekanizmayı paylaşması, bunun grubun son ortak atasında mevcut olan atasal bir özellik olduğunu düşündürmektedir. Bu araştırma, bir organizmanın şeklini geliştirmesine neden olan biyolojik süreç olan morfojenezde fiziğin aktif rolünü vurgulamaktadır.
Akademik etkisinin ötesinde, bu çalışma teknolojik yeniliklere kapı aralıyor. Doğanın basit fiziksel kurallara dayalı karmaşık yapılar oluşturma şeklinin anlaşılmasıyla, biyomimikri, rejeneratif tıp ve malzeme tasarımında ilerlemeler için fırsatlar ortaya çıkıyor. Bu araştırma, mekanik katlanmanın biyolojik desenleri nasıl şekillendirebileceğini göstererek, doğadan ilham alan pratik çözümler sunmaktadır.