Недавнє дослідження, опубліковане в науковому журналі iScience, показує, що черепахи є першими відомими хребетними, які використовують два різних механізми для формування луски на голові: один на основі генетичних сигналів, а інший – суто механічний. Це відкриття розширює наше розуміння еволюції та відкриває двері для технологічних інновацій.
Традиційно, шкірні структури, такі як луска, пір'я та волосся у хребетних, виникають з плакод, спеціалізованих областей епідермісу, які контролюються висококонсервативними генетичними сигналами. Однак крокодили є винятком: їхня луска на голові утворюється шляхом фізичного згортання шкіри, що росте. Вчені з Женевського університету (UNIGE) тепер виявили, що черепахи поєднують обидва процеси, що є безпрецедентним підходом серед хребетних.
Використовуючи 3D-мікроскопію зі світловим листом та обчислювальне моделювання, команда продемонструвала, що простих фізичних сил достатньо для генерування нерегулярних візерунків, які спостерігаються в лусці черепах. Імітаційні моделі, регулюючи такі параметри, як жорсткість тканини та швидкість росту, змогли відтворити фактичні лускаті форми, які спостерігаються у різних видів черепах. Це відкриття кидає виклик традиційним парадигмам біології розвитку.
З еволюційної точки зору, черепахи (Testudinata) є найближчими живими родичами крокодилів і птахів. Той факт, що черепахи та крокодили поділяють фізичний механізм формування луски, свідчить про те, що це є ознакою предків, присутньою у останнього спільного предка групи. Це дослідження підкреслює активну роль фізики в морфогенезі, біологічному процесі, який змушує організм розвивати свою форму.
Окрім свого академічного впливу, це дослідження відкриває двері для технологічних інновацій. Розуміючи, як природа створює складні структури на основі простих фізичних правил, виникають можливості для досягнень у біомімікрії, регенеративній медицині та дизайні матеріалів. Це дослідження демонструє, як механічне згортання може формувати біологічні візерунки, пропонуючи практичні рішення, натхненні природою.