فلس‌های تمساح‌ها چگونه شکل می‌گیرند؟
پژوهشی جدید از دانشگاه ژنو نشان داده که فلس‌های سر تمساح‌ها، برخلاف فلس‌های بدن خزندگان دیگر یا موهای پستانداران، از فرآیندی کاملاً متفاوت ایجاد می‌شوند. این فلس‌های نامنظم چندضلعی نتیجه نیرویی مکانیکی هستند که پیش از تولد آغاز می‌شود. برخلاف الگوهای شیمیایی معروف به الگوهای تورینگ (Turing patterns)، که در بسیاری از موجودات نقش دارند، این فرآیند مکانیکی، فلس‌های سر تمساح‌ها را شکل می‌دهد.
از پوست صاف تا الگوهای پیچیده
جنین تمساح نیل (Crocodylus niloticus) در ابتدا با پوستی صاف شروع به رشد می‌کند. با گذر زمان، پوست روی فک بالا و پایین تمساح سریع‌تر از استخوان‌های زیرین رشد کرده و باعث ایجاد چین‌وچروک‌های عمیق می‌شود. این چین‌وچروک‌ها به فلس‌های چندضلعی تبدیل می‌شوند. در فک بالا، این فلس‌ها بزرگ‌تر و کشیده‌تر هستند، در حالی که فک پایین با فلس‌های کوچک‌تر و متراکم‌تر پوشیده می‌شود.
قدرت نیروی مکانیکی در شکل‌گیری الگوها
پژوهشگران برای درک این فرآیند، به تخم تمساح‌ها «عامل رشد اپیدرمی» (EGF) تزریق کردند؛ پروتئینی که سختی پوست و سرعت رشد آن را افزایش می‌دهد. نتیجه این آزمایش‌ها، جنین‌هایی بود که فلس‌های سرشان با الگوهای پیچیده‌تر و شبیه به هزارتو شکل گرفته بود. پژوهشگران همچنین با استفاده از میکروسکوپی نوری پیشرفته و شبیه‌سازی‌های کامپیوتری توانستند تأیید کنند که سرعت بالای رشد پوست در مقایسه با استخوان زیرین، همراه با تفاوت در سختی لایه‌های اپیدرم و درم، نقش اصلی را در شکل‌گیری این الگوهای پیچیده دارد.
تمایز فرآیند تمساح‌ها از دیگر موجودات
برخلاف نوجوانان انسان که در رشد سریع استخوان‌هایشان دچار ترک‌های پوستی یا «استرچ‌مارک» می‌شوند، پوست تمساح‌ها سریع‌تر از بدن آن‌ها رشد کرده و به جای ترک، به‌صورت چین‌وچروک سازمان‌یافته درمی‌آید. این فرآیند شباهت بیشتری به پوست سگ‌های شارپی (Shar Pei) دارد که چین‌وچروک‌های طبیعی دارند.
تکامل و تنوع در فلس‌های تمساح‌ها
تحقیق نشان می‌دهد که تفاوت در الگوهای فلس‌های سر گونه‌های مختلف کروکودیلیان‌ها، از جمله تمساح‌ها و کایمن‌ها، ممکن است به تفاوت‌هایی در سرعت رشد پوست در دوران جنینی مرتبط باشد. این فرآیند مکانیکی، که به خودسازمان‌دهی پوستی معروف است، توسط تکامل تنظیم می‌شود تا بهترین شرایط بقا را برای گونه‌های مختلف ایجاد کند.
نتایج این پژوهش
این کشف نه‌تنها راز فرآیند پیچیده شکل‌گیری فلس‌های تمساح‌ها را آشکار کرده، بلکه می‌تواند به درک ما از چگونگی ایجاد الگوهای پیچیده در سایر موجودات کمک کند. از سوی دیگر، این پژوهش الهام‌بخش روش‌های جدید در مهندسی زیستی و طراحی مواد پیچیده‌ای است که از این اصول مکانیکی بهره می‌گیرند. نتایج این تحقیق در مجله معتبر Nature منتشر شده و توجه بسیاری از دانشمندان را به خود جلب کرده است.
این نوشته‌ها را هم بخوانید