Ужас дерматолога. Ученые рассказали, почему кожа крокодилов такая бугристая (фото)
В мире рептилий крокодилы выделяются своей необычной коей: вместо гладкой чешуи змей и ящериц, у них более бугристый трехмерный рисунок с чешуей на головах. То, как формируется их уникальная кожа, до сих пор озадачивало ученых. Но теперь, ученые, похоже, разгадали эту тайну, пишет Popular Science.
В новом исследовании команда из Женевского университета в Швейцарии обнаружила, что рисунок чешуи на морде и челюстях крокодилов формируется механическим процессом складывания кожи, а вовсе не генетикой. Свои результаты ученые подробно описали в исследовании.
Как правило, придатки кожи животных, в том числе волосы, перья и чешуя, контролируются определенными генами во время развития эмбриона. Но крокодилы, вероятно, являются исключением из этого правила.
По словам соавтора исследования и физического биолога Мишель Милинкович, крокодилы — красивые животные с плохой репутацией. На самом деле эти животные удивительны по целому яду причин, в том числе и потому, что образуют сестринскую группу птиц и динозавров.
Не менее любопытным является и то, что чешуя на и телах и головах развивается совершенно по-разному. Чешуя тела крокодила развивается из того, что ученые называют узором в горошек экспрессии генов во время развития эмбриона. Это происходит, когда определенные гены включаются в определенных и локализованных областях ткани или органа. По словам Милинкович, в каждой точке высокой экспрессии генов клетки становятся обреченными на формирование придатка кои, будь то волос, перо или чешуя, в зависимости от вида животного.
В то же время чешуя головы крокодила формируется совершенно иным образом и не зависит от генетика. В ходе исследования ученые взяли образец крови у нильского крокодила и были поражены необычным рисунком чешуек на его челюстях и морде, где некоторые из многоугольников имели несвязанные края. Такой рисунок не мог объясняться генетикой.
В результате ученые пришли к выводу, что такой рисунок был создан механическим процессом, но определение этого процесса ранее ускользало от ученых, поскольку эмбрионы крокодилов изучаются достаточно редко.
В общей сложности ученым потребовалось 10 лет, чтобы собрать достаточно эмбрионов для нового исследования. Далее ученые объединили эксперименты с эмбрионами и компьютерное моделирование, чтобы создать трехмерную механическую модель роста, которая детализирует рисунок чешуек на голове крокодила.
Результаты указывают на то, что чешуйки животных самоорганизуются посредством некоторых знакомых механических процессов, в том числе и компрессионное складывание. Известно, что процесс начинается, когда кожа растет быстрее, чем кость, лежащая под ней, и когда сама кожа становится либо более эластичной, либо жесткой. Это сгибание и физическое изменение затем создают нерегулярные геометрические узоры на чешуйках головы. Этот процесс также обусловлен и тем, что крокодил растет совершенно по-разному.
По словам Милинковича, математическая модель указывает на то, что разные узоры чешуек головы у разных видов крокодилов легко получить, немного изменив механические свойства кожи. Следовательно, для этого процесса вовсе не обязательно прибегать к модификации многих генов.
Для того чтобы разгадать эту тайну, ученым также пришлось разработать новые способы окрашивания коллагена. Эта новая техника окрашивания помогла Милинковичу увидеть, какие механические свойства коллаген придает коже, а также понять, как работает коллаген в коже.