Это звучит как загадка, которую Редьярд Киплинг описал бы в своих рассказах "Просто так", но исследователи говорят, что у них есть ответ на вопрос, откуда у крокодилов чешуя на голове, пишет The Guardian.
У многих животных, от черепах до птиц, есть чешуя – твердые пластинчатые структуры, которые образуются на коже. Но ученые говорят, что чешуйки неправильной формы, которые образуются на головах крокодилов по мере их роста внутри яйца, возникают в результате процесса, совершенно отличающегося от обычного процесса формирования чешуи, в том числе и в других частях тела крокодила.
“Это совершенно разные процессы, не имеющие ничего общего друг с другом”, — рассказывает руководитель исследования профессор Мишель Милинкович.
Милинкович объясняет, что чешуя, волосы или перья обычно образуются у животных, у которых в процессе развития включаются определенные гены в результате воздействия на ДНК определенных химических веществ, которые сами по себе вырабатываются генами. Это приводит к появлению закономерности.
Динамика, лежащая в основе этого сложного процесса, была разработана Аланом Тьюрингом, математиком и специалистом по информатике.
Но, похоже, чешуя на голове крокодила не находится под таким генетическим контролем. Милинкович с коллегами утверждает, что чешуя появилась из-за того, что кожа на лице и челюсти росла быстрее, чем ткани, к которым она прикреплялась, а сами слои кожи имели разную степень жесткости. В результате кожа загибается внутрь, образуя чешуйки неправильной формы. Другими словами, отмечают ученые, это чисто механический процесс.
Команда добавила, что различия в скорости роста кожи и свойствах материала, из которого она изготовлена, объясняют, почему у разных видов крокодилов разный рисунок чешуи на голове. “Мы видим, что мы можем воспроизвести рисунок любого вида крокодилов”, — рассказывает Милинкович.
В статье, опубликованной в журнале Nature, команда ученых сообщила о том, как они провели серию экспериментов с эмбрионами нильского крокодила внутри яйца.
Команда ученых обнаружила, что когда они вводили гормон роста, чтобы увеличить скорость роста внешнего слоя кожи крокодилов и ее жесткость, расположение чешуи на голове менялось. Действительно, при определенных условиях чешуйки напоминали таковых у очкового каймана – родственника крокодилов с очень мелкой многоугольной чешуей на голове.
Затем исследователи создали компьютерное моделирование структуры чешуи головы крокодила, основанное на структурах и свойствах различных слоев ткани, обнаруженных на морде и челюстях эмбриона крокодила.
Эта модель воспроизвела рисунок, который можно увидеть в реальной жизни, показав, что кожные складки расширяются, как трещины в засохшей грязи, прежде чем соединиться друг с другом. По словам исследователей, трехмерная организация коллагеновых волокон является важным фактором, влияющим на направление и форму образующихся чешуек.
Милинкович рассказывает, что исследование подчеркнуло важность изучения того, как различные механизмы лежат в основе трехмерных форм организмов.
“Последние 50 или более лет биология была одержима генетикой, — говорит Мишель Милинкович. – Так что приятно то, что у нас есть чисто механический процесс”.
