Ученые разгадали принцип формирования тел животных

Новое исследование показало, что форма тел животных определяется не только генами, но и особыми свойствами тканей — «механотипами», которые гибко адаптируются в процессе эволюции.

Ученые раскрыли новую сторону эволюции форм животных: оказалось, что ключевую роль играют не только гены, но и физические свойства тканей. К такому выводу пришли исследователи из Европейской лаборатории молекулярной биологии (EMBL) и Университета Женевы. Работа опубликована в журнале Cell.

На фото представлены поперечные срезы личинок Nematostella (слева) и Aiptasia (справа), а ползунки под ними представляют собой механические модули, которые, объединяясь, дают начало механотипу организма. Автор: Даниэла Веласко / EMBLИсточник: https://phys.org/

Физика против генетики

Традиционно разнообразие форм живых организмов объясняли генетикой. Однако исследование показало, что этого недостаточно. Гены задают «план», но не объясняют, как именно ткани изгибаются, растягиваются и формируют тело. Этот процесс называется морфогенезом.

На примере морских организмов — кораллов, медуз и актиний — ученые показали, что даже близкородственные виды могут иметь принципиально разные формы тела. Причина кроется в механических свойствах тканей, которые исследователи назвали «механотипами».

«Механотипы» как новая единица эволюции

Под «механотипом» понимается совокупность физических характеристик ткани — ее жесткость, эластичность и способность к обратимым и необратимым деформациям. Именно эти параметры определяют, как организм приобретает форму в процессе развития.

Ученые пришли к выводу, что эволюция форм животных — это не только изменение генов, но и изменение физических свойств тканей. Такой подход объединяет биологию и физику и может объяснить, почему в природе возникает столь огромное разнообразие форм.

Открытие «механотипов» может изменить подход к изучению эволюции и развитию организмов. Оно также способно повлиять на биомедицину и биоинженерию — например, при создании искусственных тканей или биоинспирированной (вдохновленной природой) робототехники.

Тихоокеанский коралл-ЧубаккаИсточник: https://phys.org/