studera det utvecklande embryot i ”frilled dragon” ödla, unige forskare avslöjar att fysiska krafter, snarare än ett genetiskt program, generera de karakteristiska veck i sin spektakulära krage.
vikta och uppförda frill av en Chlamydosaurus drake. © UNIGE, A. Debry/S. Montandon / M. Milinkovitch
den frilled draken uppvisar en distinkt stor erektil ruff., Denna ödla håller vanligtvis frillen viks tillbaka mot sin kropp men kan sprida det som en spektakulär display för att skrämma bort rovdjur. Forskare vid Universitetet i Genève (UNIGE), Schweiz, och SIB Schweiziska Institutet för Bioinformatik rapport i tidskriften eLIFE att en uråldrig embryonala gill dragon embryo förvandlas till en neck pocket som expanderar och veck, som bildar krage., Forskarna visar då att detta robusta vikmönster kommer från mekaniska krafter under den homogena tillväxten av frillhuden, på grund av spänningarna som härrör från dess fastsättning på nacke och huvud.
i Jurassic Park, medan datorprogrammeraren Dennis Nedry försöker smuggla dinosaurieembryon från ön, blir han attackerad och dödad av en medelstor dinosaurie som uppför en skrämmande hals frill. Denna fiktiva dinosaurie är tydligt inspirerad av ett riktigt djur som kallas ”frilled dragon”, som bor idag i norra Australien och södra Nya Guinea., Dessa ödlor, även känd som Chlamydosaurus kingii, har en stor skiva av hud som sitter runt huvudet och halsen. Denna frill är vanligtvis vikad tillbaka mot kroppen, men kan spridas på ett spektakulärt sätt för att skrämma rovdjur och konkurrenter. Vikning av vänster och höger sida av frillen sker vid tre förformade åsar. Men det är fortfarande oklart vilken förfaderstruktur som utvecklats för att bli drakens frill och hur åsarna i frillformen under utveckling.,
Återvinning gälar
Ett multidisciplinärt team, som leddes av Michel Milinkovitch, Professor vid Institutionen för Genetik och Evolution av UNIGE Fakulteten och gruppledare vid SIB Schweiziska Institutet för Bioinformatik, visar i dag att dragon ’ s krage, samt ben och brosk som har stöd för det utvecklas från branchial valv. Dessa är en serie band av vävnad i embryot som utvecklats för att bli gill stöder i fisk, och som nu ger upphov till flera strukturer i örat och halsen av land ryggradsdjur., I de flesta arter kommer den andra branchialbågen så småningom att smälta med bågarna bakom den. Men i den frilled draken fortsätter denna båge istället att expandera, vilket leder till bildandet av drakens spektakulära frill. ”Dessa förändringar i utvecklingen av gill bågar belysa hur evolutionen kan ”återvinna” gamla strukturer i nya former spelar olika roller, ” enthuses Michel Milinkovitch.,
mekanisk process snarare än molekylär genetisk signal
när frillen utvecklas bildar framsidan av huden tre på varandra följande veck, som utgör de förformade åsarna. Genom att studera bildandet av dessa åsar avslöjar det schweiziska laget att de inte kommer fram från ökad tillväxt på vikningsplatserna, utan från fysiska krafter – varigenom frillens tillväxt begränsas av dess fastsättning i nacken. Detta gör att toppskiktet spänner, vilket skapar frillens veck., ”Vi simulerade sedan denna process i en datormodell och upptäckte att vi kunde spåra hur vikarna utvecklas i krusiduller av de verkliga ödlaembryonerna”, fortsätter Michel Milinkovitch.
dessa resultat ger ytterligare bevis på att fysiska processer, såväl som genetiska program, kan forma vävnader och organ under ett embryos utveckling.