Sebuah studi dari University of Geneva mengungkapkan bahwa kura -kura menggunakan sinyal genetik dan kekuatan mekanik untuk mengembangkan skala di kepala mereka, menyoroti warisan evolusi bersama dengan buaya dan dinosaurus.
Pada vertebrata, pembentukan bulu, rambut, dan timbangan biasanya diatur oleh faktor genetik molekuler. Namun, skala kepala buaya merupakan pengecualian, karena terbentuk melalui proses lipat kulit yang murni mekanis. Sebuah studi baru dari Unige menunjukkan bahwa kura -kura menggunakan kedua proses berbeda ini untuk mengembangkan skala di berbagai bagian kepala mereka. Temuan ini menunjukkan bahwa pembentukan skala mekanis adalah sifat leluhur, dibagi dengan buaya dan kemungkinan dinosaurus, tetapi hilang pada burung. Studi yang diterbitkan di isciencememberi cahaya baru tentang evolusi reptil dan membuka jalan untuk inovasi di beberapa bidang terapan.
Di sebagian besar vertebrata, pelengkap kulit seperti rambut, bulu, atau timbangan yang berasal dari placodes-small, daerah kulit khusus yang organisasi spasialnya dikendalikan oleh sinyal genetik yang dilestarikan dengan baik. Buaya adalah pengecualian: sisik kepala mereka tidak muncul dari placodes tetapi hasil dari lipatan mekanis sederhana dari kulit yang tumbuh.
Studi ini mengungkapkan segi baru sejarah evolusi reptil.
Satu kepala, dua mekanisme
Laboratorium Michel Milinkovitch, profesor di Departemen Genetika dan Evolusi di Fakultas Sains Universitas Jenewa, sebelumnya telah menjelaskan mekanisme ini dalam buaya. Kali ini, tim fokus pada kura -kura. Para ilmuwan Jenewa menemukan bahwa kura -kura menggabungkan kedua strategi – yang pertama di antara vertebrata. Timbangan perifer di kepala mengikuti model kimia klasik, mengekspresikan gen yang khas dari pengembangan placode. Sebaliknya, bagian atas kepala tidak menunjukkan jejak sinyal genetik ini: di sini, kulit lipatan di bawah tekanan mekanis yang disebabkan oleh pertumbuhan yang lebih lambat dari jaringan yang mendasarinya, terutama jaringan tulang.
Pola yang dipahat oleh fisika
Menggunakan mikroskop lembar cahaya 3D dan pemodelan komputer, para peneliti menunjukkan bahwa gaya mekanik ini cukup untuk menghasilkan pola poligonal yang tidak teratur yang diamati di daerah ini. “Lipatan mekanis ini menjelaskan bentuk asimetris dari skala di atas kepala,” kata Rory Cooper, peneliti postdoctoral di lab Milinkovitch dan rekan penulis penelitian. “Ini juga menjelaskan variasi luar biasa yang terlihat antara individu, dan bahkan di antara sisi kiri dan kanan kepala satu individu,” tambah Ebrahim Jahanbakhsh, ilmuwan komputer di tim Milinkovitch, dan juga rekan penulis penelitian.
Sifat reptil leluhur yang diwariskan
Dari perspektif evolusi, penemuan ini penting. Kura -kura dan kura -kura air (secara kolektif dikenal sebagai testudinata) adalah kerabat terdekat dari buaya dan burung. Fakta bahwa kura -kura dan buaya memiliki proses mekanis untuk membentuk skala kepala menunjukkan itu berasal dari leluhur bersama mereka dan kemudian hilang pada burung.
“Ini mengungkapkan segi baru sejarah evolusi reptil: kemampuan untuk menghasilkan pola skala kepala melalui kekuatan mekanis adalah sifat kuno -memperkuat kemunculan kura -kura modern, buaya, dan burung, dan karenanya kemungkinan besar hadir dalam dinosaurus,” komentar Michel Milinkovitch.
Di luar biologi evolusioner, temuan ini sangat menarik dalam bidang biomimetik yang muncul – pencarian solusi inovatif yang terinspirasi oleh alam – serta dalam kedokteran regeneratif. Memahami bagaimana struktur yang kompleks muncul dari aturan fisik yang sederhana dapat menginspirasi kemajuan di bidang -bidang seperti arsitektur, regenerasi jaringan, dan desain bahan -bahan inovatif.
Penelitian ini diterbitkan di
iscience
Doi: 10.1016/j.isci.2025.112684
