การศึกษาเผยพลังอันน่าประหลาดใจเบื้องหลังเกล็ดหัวประหลาดของจระเข้

จระเข้มีรอยยิ้มได้อย่างไร? หน้าที่ที่ทำให้จมูกย่นอันเป็นเอกลักษณ์ของสัตว์เลื้อยคลานนั้นไม่เหมือนกับหน้าที่รับผิดชอบในส่วนอื่นๆ ของเกล็ด โดยกระบวนการทางกลที่แม่นยำจะพับเกล็ดเกล็ดให้เป็นรูปร่างก่อนที่จะฟักออกมา

การจะมองเห็นภาพอย่างละเอียดว่าเกิดอะไรขึ้นภายในไข่จระเข้นั้นไม่ใช่เรื่องง่าย แต่นักวิจัยจากห้องปฏิบัติการวิวัฒนาการทางประดิษฐ์และธรรมชาติ (LANE) แห่งมหาวิทยาลัยเจนีวา ประเทศสวิตเซอร์แลนด์ ก็สามารถถอดรหัสได้สำเร็จ

ก่อนหน้านี้นักวิทยาศาสตร์ทางชีววิทยา มิเชล มิลินโควิช หัวหน้าห้องปฏิบัติการของ LANE พบว่าเกล็ดหัวเหลี่ยมที่ไม่สม่ำเสมอของจระเข้นั้นก่อตัวค่อนข้างแตกต่างจากโครงสร้างค่อนข้างมากที่ก่อให้เกิดการจัดเตรียมของขนของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ขนนก และเกล็ดของสัตว์เลื้อยคลาน

ลักษณะเหล่านี้มีต้นกำเนิดมาจากส่วนที่หนาขึ้นของชั้นผิวหนังชั้นนอกสุดของเอ็มบริโอที่เรียกว่าป้ายประกาศและการจัดการของพวกเขาก็ถูกกำหนดแล้วโดยคลื่นปฏิกิริยาเคมีที่เรียกว่ารูปแบบทัวริงซึ่งก็คือถูกเข้ารหัสไว้ในยีนของสัตว์

"รูปแบบของเกล็ดหัวจระเข้ที่ไม่สม่ำเสมอถือเป็นข้อยกเว้นที่น่าสนใจสำหรับกระบวนทัศน์นี้" ทีมงานอธิบายในวิดีโอนำเสนอผลการศึกษาวิจัย

เกล็ดของหัวจระเข้กลับถูกแกะสลักด้วยกระบวนการทางกล ซึ่งแต่เดิมทีมงานมีสาเหตุมาจากแรงดึง ซึ่งหมายความว่าร่องระหว่างเกล็ดจะคล้ายกับรอยแตกลายที่มนุษย์อาจพบในช่วงที่มีการเติบโตอย่างก้าวกระโดด

แม้ว่าพวกเขาอาจจะถูกต้องเกี่ยวกับแหล่งที่มาทางกลของการกำหนดรูปแบบมาตราส่วน แต่ทีมงานก็ได้ละทิ้งทฤษฎีความเค้นแรงดึงหลังจากที่การศึกษาใหม่เผยให้เห็นว่าพลังที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิงอยู่ที่การทำงาน

-ที่นี่เราแสดงให้เห็นว่า จริงๆ แล้วรูปแบบของเกล็ดหัวจระเข้นั้นเกิดจากความไม่เสถียรทางกลของแรงอัด" ผู้เขียนเขียน-

ในตอนแรกจระเข้ตัวอ่อนจะเริ่มต้นด้วยกรามที่เรียบ ซึ่งจะค่อยๆ ย่นเมื่อผิวหนังโตขึ้น ริ้วรอยก่อนวัยเหล่านี้เชื่อมต่อกันเป็นเกล็ดที่ผิดปกติ โดยมีขนาดใหญ่และยาวขึ้นที่กรามบน ในขณะที่กรามล่างเต็มไปด้วยรูปหลายเหลี่ยมที่เล็กกว่า

พวกเขาคิดเรื่องนี้ได้โดยการฉีดจระเข้ไนล์เข้าไป (ครอกโคดีลัส นิโลติคัส) ไข่ด้วยปัจจัยการเจริญเติบโตของผิวหนังชั้นนอก(EGF) ซึ่งเป็นโปรตีนที่เพิ่มความแข็งของหนังกำพร้าและความเร็วของการเจริญเติบโต ส่งผลให้เอ็มบริโอที่มีเกล็ดศีรษะเกิดขึ้นโดยกระบวนการปกติที่เกินจริงอย่างมาก

“รอยพับของผิวหนังที่ 'ฉลาด' นี้คลายบางส่วนจนกลายเป็นเกล็ดหัวเหลี่ยมขนาดเล็กในจระเข้ที่ฟักออกมา” ผู้เขียนเขียน, "นั่นคือ คล้ายกันอย่างมากกับรูปแบบขนาดศีรษะของเคแมน"

การพับผิวหนังของจระเข้ที่ได้รับ EGF ซึ่งได้รับอนุญาตให้ฟักออกมาได้สี่สัปดาห์หลังการรักษาคือ "เขาวงกต" โดยมีเกล็ดหัวเหลี่ยมที่เล็กกว่า

การทดลองเหล่านี้ ร่วมกับการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ที่ยืนยันผลการวิจัยในห้องปฏิบัติการ เผยให้เห็นว่าลวดลายหัวจระเข้แม่น้ำไนล์ปกตินั้นเป็นผลมาจากผิวหนังที่เติบโตเร็วกว่ากระดูกที่อยู่ด้านล่าง เช่นเดียวกับความแข็งที่ไม่ตรงกัน (แต่ไม่ใช่อัตราการเจริญเติบโต) ของจระเข้ หนังกำพร้าและชั้นหนังแท้

ค่อนข้างตรงกันข้ามกับปัญหาการเจริญเติบโตอย่างรวดเร็วของวัยรุ่น นั่นคือ ผิวหนังของจระเข้จะเติบโตเร็วกว่าส่วนอื่นๆ ของร่างกายที่สามารถ 'เติมเต็ม' ได้ ส่งผลให้รอยพับคล้ายกับของลูกสุนัข Shar Pei มากกว่ารอยแตกลายบนตัวมนุษย์ที่มีรูปร่างผอมเพรียว

นอกจากนี้ยังชี้ให้เห็นว่ารูปแบบขนาดศีรษะที่แตกต่างกันของจระเข้ต่างๆ อาจเนื่องมาจากการเปลี่ยนแปลงของการเจริญเติบโตของผิวหนังของตัวอ่อนซึ่งได้รับการสนับสนุนจากวิวัฒนาการ

งานวิจัยนี้ตีพิมพ์ในธรรมชาติ-