Mecánica de la diversidad: fuerzas físicas que moldean la vida más allá de los genes

MadridCientíficos han estado intrigados por el origen de la diversidad de vida en nuestro planeta. Aunque a menudo se ha atribuido principalmente a la genética, una nueva investigación de la Universidad de Ginebra propone otra perspectiva. El estudio revela que las diferencias en la forma física de algunos animales, como las especies de cocodrilos, están fuertemente influenciadas por procesos mecánicos.
Principales hallazgos del estudio incluyen:
- Las escamas en la cabeza de los cocodrilos se forman debido al estrés mecánico durante el crecimiento del tejido.
- La tasa de crecimiento y la rigidez de la piel, además de la genética, influyen en la diversidad morfológica.
- Las técnicas de imágenes modernas y los modelos en 3D pueden simular estos procesos mecánicos.
Investigadores descubrieron que la formación de las escamas en la cabeza de los cocodrilos es similar a cómo se forman las grietas bajo estrés mecánico. Determinaron que los diferentes patrones de escamas en las especies de cocodrilos pueden explicarse por cambios en el crecimiento de los tejidos y su rigidez. Al inyectar el Factor de Crecimiento Epidérmico (EGF) en embriones de cocodrilo, los científicos observaron plegamientos de piel inusuales, que recordaban a los patrones del cerebro humano, los cuales eventualmente se transformaron en claras formaciones de escamas.
Este hallazgo es de gran relevancia, ya que revela cómo las fuerzas físicas interactúan con los factores genéticos para determinar la apariencia de los seres vivos. El uso de la microscopía de luz estructurada nos permite observar el crecimiento de los tejidos, facilitando la comprensión de cómo las limitaciones físicas y las características de los tejidos conducen a diversas formas.

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Estos hallazgos podrían fomentar más investigaciones en diversos organismos. Al estudiar el funcionamiento de los tejidos, los científicos pueden comprender cómo los factores físicos contribuyen a la formación de distintas partes del cuerpo en diferentes especies. Este enfoque podría revolucionar la biología evolutiva al considerar tanto los factores genéticos como los mecánicos.
El uso de modelos informáticos avanzados en este estudio facilita la investigación futura. Al simular el crecimiento y la rigidez del tejido, los científicos pueden prever cambios en la forma sin necesidad de datos genéticos complejos. Este método podría simplificar el estudio del desarrollo evolutivo y poner a prueba teorías sobre cómo los factores físicos afectan la diversidad.
Este estudio investiga cómo interactúan los procesos genéticos y físicos, lo que nos proporciona una comprensión más profunda de la biodiversidad y revela la complejidad del crecimiento biológico. Ofrece un enfoque innovador para que los científicos examinen la evolución de la vida en la Tierra al vincular la genética, la física y la biología computacional.
El estudio se publica aquí:
http://dx.doi.org/10.1038/s41586-024-08268-1y su cita oficial - incluidos autores y revista - es
Santos-Durán, G.N., Cooper, R.L., Jahanbakhsh, E. et al. Self-organized patterning of crocodile head scales by compressive folding. Nature, 2024 DOI: 10.1038/s41586-024-08268-1

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