Eine UNIGE-Studie zeigt, wie Mechanik im Zusammenhang mit Gewebewachstum zur Entstehung der Vielfalt biologischer Strukturen beiträgt.
Der Ursprung der morphologischen Vielfalt und Komplexität lebender Organismen bleibt eines der größten Rätsel der Wissenschaft. Um dieses Rätsel zu lösen, untersuchen Wissenschaftler eine Vielzahl unterschiedlicher Arten. Das Labor von Michel Milinkovitch, Professor am Institut für Genetik und Evolution der Naturwissenschaftlichen Fakultät der UNIGE, untersucht die Entwicklung und Evolution von Hautanhangsgebilden von Wirbeltieren wie Federn, Haaren und Schuppen, um die grundlegenden Mechanismen zu verstehen, die für diese Vielfalt verantwortlich sind. Man geht allgemein davon aus, dass die embryonale Entwicklung dieser Anhangsgebilde durch chemische Prozesse bestimmt wird, bei denen es zu Wechselwirkungen zwischen zahlreichen Molekülen kommt, die aus der Genexpression resultieren.
Wie ein sich ausbreitender Riss
Zuvor hatte das Team gezeigt, dass die embryonale Entwicklung der Kopfschuppen von Krokodilen im Gegensatz zu den Körperschuppen auf einem Prozess beruht, der an die Ausbreitung von Rissen in einem Material unter mechanischer Belastung erinnert. Die wahre Natur dieses physikalischen Prozesses blieb jedoch unbekannt.
Dieses Rätsel haben die Wissenschaftler nun dank ihrer neuen und höchst multidisziplinären Arbeit gelöst. Zunächst verfolgten sie die Entstehung der Kopfschuppen während der Entwicklung des Nilkrokodilembryos, die insgesamt etwa 90 Tage dauert. Während die Haut, die die Kiefer bedeckt, bis zum 48. Tag glatt bleibt, bilden sich etwa am 51. Tag Hautfalten. Diese Falten breiten sich dann aus und verbinden sich miteinander, um unregelmäßige polygonale Schuppen zu bilden, darunter große und längliche Schuppen auf der Oberseite der Schnauze und kleinere Einheiten an den Seiten der Kiefer.
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