Как формируется полигональный узор на носу собак: роль механических сил

Исследователи из Женевского университета (UNIGE) с помощью 3D-визуализации и компьютерного моделирования изучили, как на носу собак, хорьков и коров формируются характерные полигональные узоры из бороздок.

Ключевой механизм: дифференциальный рост и кровеносные сосуды

Учёные обнаружили, что во время эмбриогенеза клетки эпидермиса (внешний слой кожи) размножаются быстрее, чем клетки дермы (глубокий слой). Этот дифференциальный рост создаёт механическое напряжение.

С помощью световой флуоресцентной микроскопии (light sheet fluorescence microscopy) было установлено, что сеть полигональных складок в эпидермисе точно накладывается на сеть жёстких кровеносных сосудов в дерме.

Кровеносные сосуды как «архитектурные колонны»

Компьютерное моделирование показало, что механическое напряжение от избыточного роста эпидермиса концентрируется в точках расположения подлежащих сосудов. Эти сосуды служат жёсткими опорными точками.

В результате эпидермис выталкивается наружу, формируя купола — подобно аркам, поднимающимся над жёсткими колоннами. Между этими куполами образуются бороздки, создавая наблюдаемый полигональный узор.

Новый принцип морфогенеза

Этот механизм, названный «механической позиционной информацией», впервые описан для объяснения формирования структур в эмбриональном развитии. Он может объяснять формирование и других биологических структур, связанных с кровеносными сосудами.

Функционально эти бороздки на риниарии (носу) удерживают влагу, что помогает собирать феромоны и молекулы запахов.

Исследование опубликовано в журнале Current Biology.