Μηχανική κατάγματος στην ανάπτυξη ιστών και οργάνων:μια βιολογική προοπτική

Οι αναπτυσσόμενοι ιστοί μπορούν να ραγίσουν, να σπάσουν και να διασπαστούν για να σχηματίσουν δομές που αργότερα μπορούν να αντέξουν τεράστιες δυνάμεις.

Μια διαδικασία κατάγματος, που παρουσιάζεται εδώ σε στάδια, δημιουργεί την κοιλότητα μιας βλαστοκύστης, μέσα στην οποία θα αναπτυχθεί ένα εμβρυϊκό ποντίκι. Το υγρό στο εσωτερικό ακολουθεί τη διαδρομή της ελάχιστης αντίστασης, σπάζοντας κατά προτίμηση τις επαφές μεταξύ πιο αδύναμων (κόκκινων) έναντι πιο τεντωμένων (μπλε) κυψελών.

Jean-Léon Maître

Υπάρχει μια στιγμή, λίγο πριν η σφιχτή μάζα κυττάρων που είναι ένα αναπτυσσόμενο έμβρυο ποντικιού εμφυτευθεί στη μήτρα, που όλα διαλύονται.

Εκατοντάδες μικροσκοπικές φυσαλίδες γεμάτες υγρό επεκτείνονται μεταξύ καθενός από τις λίγες δεκάδες κύτταρα της σφαίρας. Οι φυσαλίδες μεγαλώνουν και πιέζουν προς τα έξω τις κυτταρικές μεμβράνες - και στη συνέχεια, σε μια στιγμή κατάγματος, ξεδιπλώστε τις. Λεπτοί πρωτεϊνικοί κλώνοι δένουν τα κύτταρα μεταξύ τους καθώς το διασπασμένο έμβρυο επιπλέει. Κατά τη διάρκεια λίγων ωρών, οι μικρότερες φυσαλίδες αδειάζουν σε μεγαλύτερες, έως ότου το υγρό συνενωθεί σε μια ενιαία κοιλότητα. Με αυτό το καθοριστικό χαρακτηριστικό, ο ζυγώτης γίνεται βλαστοκύστη, έτοιμος να ενσωματωθεί στην επένδυση της μήτρας. Και μέσα σε αυτή την κούφια σφαίρα κυττάρων, που αναδιαμορφώθηκε από κάταγμα, θα αναπτυχθεί ένα έμβρυο.

«Είναι σπάσιμο, αλλά όχι με τρόπο όπως μπορείτε να φανταστείτε», είπε ο Hervé Turlier, φυσικός στο Collège de France στο Παρίσι και μέλος της ομάδας που χαρακτήρισε αυτή τη διαδικασία σε έμβρυα ποντικών. Συνήθως, τα κατάγματα είναι ρήγματα που διαδίδονται τυχαία υπό πίεση και εξαπλώνονται μέσω αδρανών υλικών, όπως πάγος, βράχος ή σκυρόδεμα. Αλλά τα κατάγματα που παρατήρησαν οι συνάδελφοι του Turlier σε έμβρυα ποντικών παρουσιάζουν διαφορετικά χαρακτηριστικά. Προέκυψαν μέσω μιας αυστηρά ελεγχόμενης μηχανικής διαδικασίας, που διέπεται από διαφορές στη φυσική τάση και τους δεσμούς των κυττάρων μεταξύ τους. Τα κατάγματα ήταν επίσης μόνο προσωρινά:Μέσα σε λίγες ώρες από τη διάσπαση, τα κύτταρα σφράγισαν ξανά μαζί. Και αυτά τα κατάγματα ήταν εποικοδομητικά, σμιλεύοντας νέα σχήματα από αναπτυσσόμενους ιστούς, σε μια εξελικτική προσέγγιση που αποκαλύπτουν οι επιστήμονες σε όλο το ζωικό βασίλειο.

Η διαμόρφωση των ιστών απαιτεί δυνάμεις - πολλά ήταν προφανή στους φυσικούς που κοιτούσαν μικροσκόπια για σχεδόν όσο διάστημα οι βιολόγοι. Από τις πρώτες στιγμές της ζωής, τα πολλαπλασιαζόμενα κύτταρα συμπιέζονται, τεντώνονται και έλκονται για να σχηματίσουν ιστούς που κάμπτονται και συστρέφονται σε όργανα που διαστέλλονται και συστέλλονται. «Όλα αυτά περιλαμβάνουν προφανώς πολλούς μηχανικούς», είπε ο Michel Milinkovitch, θεωρητικός βιολόγος στο Πανεπιστήμιο της Γενεύης στην Ελβετία, ο οποίος παρατήρησε μηχανικά σπασίματα κατά τον σχηματισμό του δέρματος του αφρικανικού ελέφαντα.

Οι βιοφυσικοί Hervé Turlier (πάνω) και Jean-Léon Maître (κάτω) συνεργάστηκαν για να διερευνήσουν εάν ένα μηχανικό κάταγμα θα μπορούσε να είναι ένα βασικό βήμα για την κατασκευή ενός εμβρύου.

Patrick Imbert, Collège de France; Mathieu Baumer

Όταν οι φυσικοί προσεγγίζουν τη βιολογία, το πρώτο τους ένστικτο είναι συνήθως να πάρουν μια θεωρία για τη μηχανική «και απλώς να την εφαρμόσουν» σε ένα βιολογικό σύστημα, είπε ο Marino Arroyo, θεωρητικός φυσικός στο Πολυτεχνείο της Καταλονίας στην Ισπανία. Αλλά τα ζωντανά κύτταρα και οι ιστοί είναι πολύ πιο παράξενα και πιο δυναμικά από τα άψυχα υλικά που συνήθως μελετούν οι φυσικοί. Γεμίζουν με υγρό, αναδομούνται συνεχώς και ανταποκρίνονται ενεργά σε ένα περίπλοκο μείγμα χημικών σημάτων και μηχανικών δυνάμεων. "Πρέπει να προσαρμόσετε πραγματικά αυτές τις θεωρίες", είπε ο Arroyo, "επειδή οι ζωντανοί ιστοί είναι πολύ διαφορετικοί από πολλές απόψεις."

Τις τελευταίες δεκαετίες, χάρη σε νέα όργανα ακριβείας και προηγμένες τεχνικές που μπορούν να απεικονίσουν κύτταρα σε υψηλή ανάλυση, να μετρήσουν δυνάμεις και να χειριστούν ιστούς, έχει αναζωπυρωθεί η μηχανοβιολογία, η μελέτη των φυσικών δυνάμεων σε κύτταρα και ιστούς. Ωστόσο, η ανακάλυψη του τρόπου με τον οποίο ορισμένοι αναπτυσσόμενοι ιστοί σπάνε σκόπιμα για να δημιουργήσουν νέα λειτουργικά σχήματα ήταν μια πρόσφατη έκπληξη. Χρησιμοποιώντας ειδικά κατασκευασμένα εργαλεία και μοντέλα υπολογιστών που ενσωματώνουν θεωρίες δεκαετιών από την επιστήμη των υλικών, ομάδες βιολόγων και φυσικών αποκρυπτογραφούν τους μηχανισμούς που παίζουν και αποδεικνύουν ότι οι δυνάμεις που φαίνονται καταστροφικές είναι απαραίτητες για το πώς σχηματίζονται ορισμένα όργανα.

Έγγραφο ανασκόπησης, δημοσιευμένο στο Development τον Φεβρουάριο, συγκεντρώνει παραδείγματα εποικοδομητικών καταγμάτων σε αναπτυσσόμενους ιστούς οργανισμών σε όλο το δέντρο της ζωής. Αν και οι υποκείμενοι μηχανισμοί μπορεί να διαφέρουν από ιστό σε ιστό και από οργανισμό σε οργανισμό, η φαινομενική πανταχού παρουσία αυτών των διεργασιών υποδηλώνει ότι το κάταγμα είναι ένας χρήσιμος, αν και αντιφατικός, τρόπος για να σμιλέψουμε τους ιστούς και τα ζωτικά τους χαρακτηριστικά. Αποκαλύπτει επίσης νέες μηχανορραφίες της εξέλιξης.

«Στη βιολογία, το σπάσιμο δεν είναι πάντα αποτυχία», δήλωσε ο συν-συγγραφέας της κριτικής Rashmi Priya, αναπτυξιακός βιολόγος στο Ινστιτούτο Francis Crick στο Λονδίνο, ο οποίος παρακολούθησε να σχηματίζονται ρωγμές στην ανάπτυξη καρδιών ψαριών ζέβρας. "Είναι συχνά ένα απαραίτητο βήμα για την οικοδόμηση κάτι καινούργιου."

Fracking ιστού

Χρόνια πριν ο Turlier και οι συνεργάτες του ανακαλύψουν πώς το υγρό σπάει ένα έμβρυο ποντικιού ηλικίας ημερών, οι ερευνητές είχαν την άποψη ότι οι δυνάμεις από τη ροή των υπό πίεση υγρών, γνωστών και ως υδραυλικά, μπορεί να είναι ένας τρόπος για να αναδιαμορφωθούν οι ζωντανοί ιστοί.

Το 2015, για να μοντελοποιήσουν τα κατάγματα σε επιθηλιακούς ιστούς, επιστήμονες στη Βαρκελώνη ανέπτυξαν ένα μόνο στρώμα κυττάρων πάνω από ένα τζελ γεμάτο υγρό. Προς έκπληξή τους, όταν τέντωσαν το κυτταρικό στρώμα τραβώντας το τζελ, αυτό δεν διαλύθηκε. αυτό συνέβη μόνο όταν απελευθέρωσαν την ένταση και άφησαν το τζελ να χαλαρώσει. Η ομάδα, με επικεφαλής τον Arroyo και τον φυσικό Xavier Trepat στο Ινστιτούτο Βιομηχανικής της Καταλονίας, συνειδητοποίησε ότι η γεμάτη με υγρό υδρογέλη συμπεριφερόταν σαν ένα συμπιεσμένο σφουγγάρι:Καθώς συσπάστηκε, απέβαλε το νερό του, το οποίο έσπρωχνε ανάμεσα στα κύτταρα με τόση δύναμη που το κυτταρικό στρώμα έσπασε.

Δεδομένου ότι τα κύτταρα των ζωντανών ιστών είναι γεμάτα νερό, όπως ακριβώς και οι υδρογέλες, οι φυσικοί «υπέθεσαν ότι αυτό το υδραυλικό κάταγμα θα μπορούσε να παίξει ρόλο στη βιολογία», υπενθύμισε ο Arroyo. Αλλά δεν συνέχισαν περαιτέρω την ιδέα.

Το 2019, ο Turlier και ο συνεργάτης του Jean-Léon Maître, κυτταρικός και αναπτυξιακός βιοφυσικός στο Ινστιτούτο Curie στο Παρίσι, παρατήρησαν μια παρόμοια διαδικασία θραύσης σε ζωντανό ιστό - ζυγωτές ποντικών να αναπτύσσονται σε ένα πιάτο. Οι ερευνητές τους απεικόνιζαν μια φορά το λεπτό, πολύ πιο γρήγορα από ό,τι είχαν κάνει οι επιστήμονες στο παρελθόν, ξεκινώντας από το στάδιο λίγο πριν οι ζυγώτες κανονικά προσκολληθούν στο τοίχωμα της μήτρας. Καθώς ο Turlier παρακολουθούσε, οι φυσαλίδες γεμάτες με υγρό κυλούσαν μεταξύ των κυττάρων και στη συνέχεια συρρικνώθηκαν.

Αμέσως είδε ομοιότητες με μια διαδικασία γνωστή ως ωρίμανση του Ostwald, στην οποία πολλά μικρά σωματίδια, φυσαλίδες ή σταγονίδια ενώνονται σε λιγότερα μεγαλύτερα. Αυτή η αυθόρμητη διαδικασία είναι ο κύριος λόγος για τον οποίο τα αφρόλουτρα χάνουν τον αφρό τους με την πάροδο του χρόνου:Λόγω των διαφορών πίεσης, ο αέρας διαχέεται από μικρότερες φυσαλίδες σε μεγαλύτερες. Ομοίως, στο έμβρυο του ποντικιού, μικρές φυσαλίδες μεταξύ των κυττάρων δίνουν τη θέση τους σε μεγάλες φυσαλίδες καθώς το υγρό που περιέχουν ρέει κατά μήκος των βαθμίδων πίεσης, μέχρι να παραμείνει μόνο μία μεγάλη κοιλότητα, το blastocoel.

«Αυτό είναι κάτι που έχω δει ξανά και ξανά στη φυσική της μαλακής ύλης», είπε ο Turlier. «Μου πήρε δύο λεπτά για να συνειδητοποιήσω την αναλογία». Η ομάδα του Maître χρειάστηκε άλλον έναν χρόνο για να δείξει πειραματικά πώς η διαδικασία αναδιαμορφώνει τη σφαίρα των κυττάρων που είναι ένας ζυγώτης ποντικιού σε μια κούφια σφαίρα, τη βλαστοκύστη.

Mark Belan/Quanta Magazine

Το δίδυμο γνώριζε από προηγούμενες μελέτες του ότι ορισμένα κύτταρα στο έμβρυο του ποντικιού ήταν πιο τεντωμένα και πιο ανθεκτικά από άλλα λόγω των διαφορών στα εσωτερικά ικριώματα τους, τα οποία στηρίζουν την κυτταρική μεμβράνη και την κρατούν τεντωμένη. Λαμβάνοντας νέες μετρήσεις, οι ερευνητές είδαν ότι καθώς το υγρό αναβλύζει μεταξύ των κυττάρων, δημιουργώντας εσοχές στις κυτταρικές μεμβράνες τους, οι φυσαλίδες διογκώνονταν κυρίως σε ασθενέστερα κύτταρα.

Για να ελέγξει εάν αυτές οι διαφορές επηρέασαν τον σχηματισμό του blastocoel, το εργαστήριο του Maître ανακάτεψε τα δυναμικά κύτταρα με πιο αδύναμα για να σχηματίσει ζυγώτες ποντικού χίμαιρας. Μετά παρακολούθησαν τους ζυγωτές να γίνονται βλαστοκύστες. Αυτό είναι ένα κρίσιμο στάδιο της εμβρυϊκής ανάπτυξης, καθώς η τελική, εκτός κέντρου θέση του blastocoel θέτει τον άξονα συμμετρίας για την πλάτη και την κοιλιά του ποντικιού. Ό,τι κι αν γίνει, η κοιλότητα σχηματιζόταν πάντα δίπλα στα ασθενέστερα κύτταρα. Με άλλα λόγια, το νερό κυλούσε κατά μήκος της διαδρομής της ελάχιστης αντίστασης. «Το υγρό πηγαίνει… εκεί που [τα κύτταρα] παραμορφώνονται πιο γρήγορα», είπε ο Turlier. Οι προσομοιώσεις τους παρήγαγαν το ίδιο αποτέλεσμα.

Τα γονίδια μπορεί να προγραμματίσουν τις αρχικές διαφορές στην τάση των κυττάρων, αλλά στη συνέχεια η φυσική αναλαμβάνει γρήγορα. Η μηχανική ξεδιπλώνεται «πολύ γρήγορα για να παίξει κάποιο ρόλο το γονιδίωμα», είπε ο Maître. Καθώς το υγρό αναβλύζει μεταξύ των κυττάρων, συμπιέζει τυχόν ασθενέστερα κύτταρα στο ζυγώτη και σπάει τις συνδέσεις τους με τα γειτονικά κύτταρα. Κυβερνούμενο από φυσικές δυνάμεις, το αναπτυσσόμενο έμβρυο φαίνεται να «δεν έχει άλλη επιλογή» από το να βάλει το blastocoel του σε μια πλευρά, είπε ο Turlier. "Είναι εξαιρετικά στιβαρό."

Το σπάσιμο τόσων πολλών επαφών μεταξύ των κυττάρων μπορεί να φαίνεται καταστροφικό για έναν ζυγώτη που επιπλέει στη μήτρα. Αλλά επειδή εμφανίζονται πολλές μικρές ρωγμές μεταξύ κάθε κυττάρου, ένα μόνο, καταστροφικό κάταγμα δεν ανοίγει το έμβρυο, είπε ο Arroyo. Ο μηχανισμός που αποκαλύφθηκε σε έμβρυα ποντικιών ηλικίας ημερών «έδειξε ότι θηλαστικά όπως εμείς δημιουργούνται [αυτή τη στιγμή» με τη διάσπαση των συνδέσεων κυττάρου-κυττάρου», είπε.

Οι μελέτες των Turlier και Maître για έμβρυα ποντικών καθιέρωσαν την ιδέα ότι οι ρωγμές μπορούν να διαμορφώσουν οργανισμούς. Λίγα χρόνια αργότερα, η προσεκτική παρατήρηση της αναπτυσσόμενης καρδιάς θα «διεύρυνε πολύ την ιδέα του κατάγματος ως μορφογενετικού μηχανισμού», είπε ο Arroyo — ένας μηχανισμός που μπορεί να χτίσει εύκαμπτους και ανθεκτικούς ιστούς και όργανα.

Heart Breaker

Οι ζωντανοί ιστοί μπορούν να αντέξουν τεράστιες δυνάμεις, αλλά κανένα όργανο δεν είναι τόσο ζωντανό ή δυνατό όσο η καρδιά. Είναι το πρώτο όργανο που σχηματίζεται στην ανάπτυξη των σπονδυλωτών και αρχίζει να λειτουργεί κατευθείαν:χτυπά πριν σχηματιστεί πλήρως, ενώ είναι ακόμα ένας ίσιος, ξεφουσκωμένος σωλήνας. Η καρδιά του ψαριού ζέβρας χτυπά περίπου 150 φορές το λεπτό - ή 2,5 φορές το δευτερόλεπτο - και επεκτείνεται σχεδόν στο διπλάσιο του μεγέθους της και στη συνέχεια συστέλλεται με κάθε ρυθμικό παλμό. "Φανταστείτε από τη σκοπιά ενός μηχανικού που προσπαθεί να δημιουργήσει μια δομή που υφίσταται τέτοιες μηχανικές παραμορφώσεις. Θέλω να πω, είναι τρελό", δήλωσε ο Alejandro Torres-Sánchez, ένας θεωρητικός υπολογιστικός φυσικός στο Ευρωπαϊκό Εργαστήριο Μοριακής Βιολογίας στη Βαρκελώνη.

Η δύναμή του εξαρτάται από τις δοκίδες, μυϊκούς κλώνους που επενδύουν τα εσωτερικά τοιχώματα της καρδιάς για να τη βοηθήσουν να αντλεί. Χωρίς αυτό το ενεργό πλέγμα, η καρδιά δεν θα χτυπούσε και το αίμα δεν θα έρεε. Κατά τη διάρκεια του μεταδιδακτορικού της, η Priya, η βιολόγος του Crick Institute, ανακάλυψε ότι οι δοκίδες δημιουργούνται από μηχανικές δυνάμεις που διώχνουν τα κύτταρα από το τοίχωμα της καρδιάς. Αλλά δεν ήταν ικανοποιημένη με τις υπάρχουσες εξηγήσεις για το γιατί οι δοκίδες προέρχονται από την εξωτερική καμπυλότητα, μια διόγκωση που σχηματίζεται καθώς η σωληνοειδής καρδιά στρίβει σε σχήμα.

Η εξωτερική καμπυλότητα αντέχει μεγάλη καταπόνηση:Βρίσκεται ακριβώς απέναντι από τη βαλβίδα μέσω της οποίας το αίμα εισέρχεται στην καρδιά, χτυπιέται με το εισερχόμενο αίμα. Οι ερευνητές υπέθεσαν ότι ορισμένα γονίδια ήταν πιο ενεργά σε αυτό το τμήμα της καρδιάς και ότι αυτή η δραστηριότητα εξηγούσε τον σχηματισμό του μυϊκού δικτύου των δοκίδων. Αλλά όταν η Priya και ο μαθητής της Christopher Chan κοίταξαν, «κανένα από τα ένζυμα δεν ήταν εκεί στη σωστή στιγμή [ή στο σωστό μέρος», είπε η Priya. Η απουσία τους άφησε τους ερευνητές με μια εναλλακτική λύση στις γενετικές οδηγίες:τη φυσική.

Ο Priya και ο Chan απεικόνισαν καρδιές ψαριών ζέβρας καθώς σχηματίζονταν, καταγράφοντας έως και 100 καρέ ανά δευτερόλεπτο σε διάφορα διαστήματα για να παρακολουθούν στενά τυχόν αλλαγές στο σχήμα τους. Μόλις έξι ώρες αφότου άρχισε να χτυπά η καρδιά, παρατήρησαν εμφανή κενά στο καρδιακό ζελέ της εξωτερικής καμπυλότητας, ένα συμπαγές δίκτυο πρωτεϊνών που υποστηρίζει τον καρδιακό ιστό. Αυτά τα κενά εξαπλώθηκαν σαν κατάγματα και μια μέρα μετά την εμφάνισή τους, οι δοκίδες άρχισαν να πλέκονται κατά μήκος τους. Αυτός ο χρονισμός πρότεινε ότι αυτά τα κενά μπορεί να έχουν κάποια σχέση με το πώς σχηματίζονται οι δοκίδες.

Ζήτησαν από τον υπολογιστικό επιστήμονα Daniel Santos-Oliván στην ομάδα του Torres-Sánchez να αναπτύξει προσομοιώσεις καρδιών που χτυπούν, οι οποίες αποκάλυψαν ότι τα κενά στο καρδιακό ζελέ ήταν πράγματι κατάγματα. Το μοντέλο έδειξε ότι καθώς η καρδιά πάλλεται και παίρνει σχήμα, η καταπόνηση συγκεντρώνεται στην εξωτερική καμπυλότητα, τεντώνοντας και συστέλλοντας το ικρίωμα ζελέ τόσο πολύ που λεπταίνει, εξασθενεί και τελικά σπάει. Ανιχνεύοντας αυτά τα κατάγματα, τα κύτταρα του καρδιακού μυός στην εξωτερική καμπυλότητα ξεκολλούν από το τοίχωμα της καρδιάς και πέφτουν στις νεοσχηματισμένες ρωγμές του ζελέ, όπου σπέρνουν τις δοκίδες. Χωρίς τις προσομοιώσεις, «δεν θα μπορούσαμε ποτέ να σκεφτούμε ότι [αυτή η διαδικασία] ελέγχεται από τη γεωμετρία», είπε ο Priya.

Μελέτες από τον Christopher Chan (αριστερά) και τον Rashmi Priya (δεξιά) έδειξαν πώς το ελεγχόμενο κάταγμα βοηθά στη δημιουργία μιας καρδιάς που μπορεί να αντέξει τις δυνάμεις.

Ευγενική προσφορά του Rashmi Priya

Για να ελέγξουν αυτή την υπόθεση, οι ερευνητές επιτάχυναν τον καρδιακό ρυθμό των ψαριών ζέβρα. περισσότερα κατάγματα σχηματίστηκαν στο καρδιακό ζελέ. Όταν επιβράδυναν τις καρδιές, εμφανίστηκαν λιγότερες ρωγμές. Αυτό επιβεβαίωσε ότι το κάταγμα ήταν μια φυσική διαδικασία που εξαρτιόταν από την απίστευτη πίεση των καρδιακών συσπάσεων. Για να το δοκιμάσει με άλλο τρόπο, η ομάδα κατασκεύασε τις καρδιές ώστε να μεγαλώνουν ίσιες και σωληνοειδείς. όταν το έκαναν, τα κατάγματα άλλαξαν επίσης κατεύθυνση. Αυτή η συμπεριφορά είναι «χαρακτηριστικό ενός κατάγματος», είπε ο Torres-Sánchez, και «μας έκανε να βεβαιωθούμε ότι αυτά ήταν [κατάγματα] που κοιτάζαμε».

Η ομάδα του Priya έχει δει από τότε αυτά τα κατάγματα στις καρδιές των εμβρύων κοτόπουλου. Με βάση αυτά τα προκαταρκτικά ευρήματα, «είναι δελεαστικό να υποθέσουμε ότι οι ανθρώπινες καρδιές μπορεί να διαμορφωθούν από παρόμοιες δομικές διαδικασίες», είπε. Σε κάθε περίπτωση, η εργασία τους με τα ψάρια ζέβρα, η οποία υποβάλλεται σε αξιολόγηση από ομοτίμους, δείχνει ότι ένα θεμελιώδες χαρακτηριστικό ενός ουσιαστικού οργάνου διαμορφώνεται από μηχανικές δυνάμεις μπροστά από τη γενετική.

Η πρόσφατη αποκάλυψη ότι το κάταγμα μπορεί να είναι ένα εποικοδομητικό εργαλείο κατά την ανάπτυξη δεν σημαίνει ότι το φαινόμενο είναι ιδιαίτερα κοινό. Ωστόσο, είναι ευρέως διαδεδομένο στα ζώα:Οι ρήξεις, τα δάκρυα και οι ρωγμές είναι γνωστό ότι διαμορφώνουν τα ρουθούνια των ψαριών ζέβρας, τα στόματα της ύδρας, τα πόδια της μύγας των φρούτων και τα ολόκληρα επίπεδα σκουλήκια. Και όμως, επειδή το ρήγμα φαίνεται τόσο καταστροφικό, σχεδόν αντίθετο με την ανάπτυξη, μόλις πρόσφατα αναγνωρίστηκε ως τρόπος διαμόρφωσης ιστών, όπως συνοψίζεται στην πρόσφατη ανασκόπηση που συνυπογράφουν οι Priya, Torres-Sánchez, Santos-Oliván και Chan.

Ο Maître υποψιάζεται ότι θα βρεθούν περισσότερα παραδείγματα σπασίματος τώρα που οι ερευνητές ξέρουν να το ψάξουν. Τα τελευταία χρόνια, οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι, εκτός από τη θραύση, οι ζωντανοί ιστοί επίσης τσαλακώνονται, λυγίζουν, ζαρώνουν και διπλώνουν μέσω φυσικών μηχανισμών που παράγουν απίστευτη ποικιλομορφία με λίγες μόνο μικρές αλλαγές στις ιδιότητες και την αρχιτεκτονική των ιστών. «Αυτό είναι πραγματικά μεγάλο», είπε ο Μιλίνκοβιτς. Η μηχανική κάνει την εξέλιξη «πολύ πιο εύκολη στην κατανόηση».

Επόμενο άρθρο

Ο άνθρωπος που έκλεψε το άπειρο