چگونگی اثرگذاری نیرو‌های فیزیکی بر روند تکامل با کشف یک چین ظریف در جنین مگس!

به گزارش مجله خبری نگار/برنا،پژوهشگران نشان داده‌اند که یک چین کوچک بافتی در جنین مگس میوه نقشی کلیدی در پایداری بافت‌های جنینی ایفا می‌کند و می‌تواند توضیحی تازه برای نقش نیرو‌های مکانیکی در روند تکامل موجودات زنده ارائه دهد. نتایج این تحقیق در مجله معتبر Nature منتشر شده است.

نقش مکانیکی یک نوآوری تکاملی

این چین بافتی که شیار سفالیک نام دارد در مرز میان سر و تنه جنین مگس میوه Drosophila melanogaster ایجاد می‌شود. پژوهشگران مؤسسه ماکس‌پلانک زیست‌شناسی سلولی و ژنتیک مولکولی در درسدن آلمان دریافتند که زمان و مکان تشکیل این شیار نقشی اساسی در جلوگیری از بی‌ثباتی مکانیکی بافت‌های جنینی دارد.

در واقع این شیار مانند یک ضربه‌گیر عمل کرده و نیرو‌های فشاری ناشی از تقسیم سلولی و حرکات بافتی در مرحله گاسترولاسیون را جذب می‌کند. نبود شیار سفالیک منجر به انباشت نیرو‌های فشاری و در نهایت چروکیدگی و ناپایداری بافت می‌شود.

پاسخ تکاملی به استرس مکانیکی

به گزارش sciencesaily، پژوهشگران معتقدند که افزایش بی‌ثباتی مکانیکی ناشی از حرکات بافتی جنینی می‌تواند عامل انتخابی برای شکل‌گیری برنامه ژنتیکی شیار سفالیک در طول تکامل مگس‌ها بوده باشد. این یافته نشان می‌دهد که نیرو‌های مکانیکی نه‌تنها شکل‌گیری اندام‌ها در جنین را هدایت می‌کنند، بلکه می‌توانند در روند تکامل ویژگی‌های جدید نیز نقش داشته باشند.

مدل‌سازی فیزیکی از دینامیک چین‌خوردگی

تیم تحقیقاتی با همکاری گروه دیگری به سرپرستی کارل مودز مدل‌های فیزیکی رایانه‌ای طراحی کردند که رفتار بافت‌های جنینی مگس را شبیه‌سازی می‌کند. این مدل نشان داد که آنچه اهمیت بیشتری از شدت کشش دارد، زمان و مکان تشکیل شیار است. هرچه شیار زودتر و در موقعیت میانی جنین تشکیل شود، عملکرد حفاظتی آن قوی‌تر خواهد بود.

دو راهکار متفاوت برای مقابله با فشار

به موازات این پژوهش تیمی بین‌المللی از دانشگاه هوهنهایم آلمان و مرکز دینامیک سامانه‌های زیستی ریکن ژاپن سازوکار دیگری برای مقابله با فشار مکانیکی در جنین مگس‌ها شناسایی کرد. بر اساس یافته‌های آنها، در گونه‌هایی که فاقد شیار سفالیک هستند، سلول‌ها به‌طور گسترده به سمت پایین تقسیم می‌شوند تا سطح بافت کاهش یافته و فشار‌ها تخلیه شود؛ بنابراین هم شیار سفالیک و هم تقسیمات خارج از صفحه دو راهکار متفاوت برای جذب نیرو‌های فشاری در جریان رشد جنینی محسوب می‌شوند.

این تحقیقات تصویری تازه از نقش نیرو‌های فیزیکی در زیست‌شناسی رشد و تکامل ارائه می‌دهد. به گفته پاولا تومنچاک، سرپرست این پروژه یافته‌ها شواهدی تجربی درباره این موضوع فراهم می‌کند که چگونه نیرو‌های مکانیکی می‌توانند نوآوری‌های تکاملی را در مراحل اولیه رشد شکل دهند. به بیان دیگر شیار سفالیک نه‌تنها نقشی کلیدی در رشد سالم جنین دارد بلکه خود نمونه‌ای از چگونگی اثرگذاری فشار‌های مکانیکی بر مسیر تکامل موجودات زنده است.