Daudzu zīdītāju deguna gals ir pārklāts ar īpašu bezspalvu ādu, kas izraibināta ar nelielām rievām. Eksperti to sauc par rināriju. Tajā ir daudz dziedzeru, kas palīdz saglabāt mitrumu. Ja paskatās uzmanīgi, rinārija krokas veido daudzstūra struktūras. Kāpēc tas notiek, joprojām nav pilnībā skaidrs. Lai izprastu problēmu, Eiropas zinātnieki modelēja rinārijas augšanu embrijos. Pētījums publicēts medijā Cell
Dzīvnieku pasaulē bieži sastopami diezgan sarežģīti raksti uz ādas: svītras uz zebras, plankumi uz leoparda. Šīs struktūras tiek noteiktas embrija attīstības stadijā.
To aprakstam ir divas pieejas. Ķīmiskā atgriežas pie Alana Tjūringa reakcijas difūzijas modeļiem . Svarīga saikne ir signalizācijas centri, kas regulē šūnu augšanu. Tādējādi putnu spalvas, zīdītāju mati un čūsku ādas zvīņas veidojas no plakodām – anatomiskām struktūrām mugurkaulnieku galvā.
Otrā pieeja ir mehāniska. Pēc viņa teiktā, mehāniska ierobežošana augošajos audos izraisa dažādu struktūru veidošanos: tīklu, “smadzeņu krokas”, salocījumu. No šīm pozīcijām bioloģijā ir aprakstītas daudzas salocītas struktūras, piemēram, leikocītu membrānas, elpceļu sienas un audzēji. Pētot dzīvo dabu, bioinženieri ir atkārtojuši salocītas struktūras mākslīgajos orgānos un sensoros.
Ženēvas universitātes zinātnieki Mišelas Milinkovičas vadībā izmantoja mehānisku pieeju morfoģenēzei, lai izpētītu, kā rodas rinārijs.
“Dabā ir ļoti viegli atrast pārsteidzošu rakstu piemērus. Vajag tikai paskatīties apkārt! Tieši to mēs darījām savā jaunajā darbā, pētot suņu, sesku un govju degunus, kas pārklāti ar vienotu daudzstūra struktūru tīklu,” komentēja profesore Miļinkoviča saistībā ar raksta publicēšanu žurnālā Current Biology .
Šo dzīvnieku rinārijs ir izvirzīts daudzstūris, ko ieskauj epidermas krokas. Suņiem tas veic svarīgu funkciju, palīdzot ožai.
Tā kā deguna gals vienmēr ir mitrs, tas saņem vairāk molekulu no gaisa, kas pēc tam pārvietojas deguna spraugā un no turienes augšējo aukslēju kanālos, lai pēc tam atpazītu smaku. Turklāt rinārijs ir iesaistīts termoregulācijā. Piemēram, grauzēji to izmanto, lai atdzesētu savas smadzenes.
Pētnieki novēroja rinārija attīstību embrijos. Optoģenētika palīdzēja vizualizēt procesu. Izrādījās, ka deguna ādas daudzstūra struktūra veidojas ļoti agri, šis process lielā mērā pašorganizējas, bet balstās uz mehāniskiem ierobežotājiem “cieto” asinsvadu pamata tīkla veidā.
Izmantojot divdaļīgu rinārijas modeli, kurā daudzslāņu āda aug uz substrāta ar asinsvadu tīklu, pētnieki veica 3D simulācijas un ieguva raksturīgas daudzstūra struktūras. Rezultātā varēja izsekot suņa rinārijas parādīšanos un izprast vispārējo mehāniku.
Sākotnēji pārmērīga bazālā asinsvadu slāņa augšana izraisa epidermas pietūkumu. Pēc tam izvirzītie daudzstūri aug gar traukiem, kas tos mehāniski ierobežo. Izrādās, ka tas vairs nav tīri nejaušs process.
“Mūsu skaitliskā modelēšana parādīja, ka mehāniskās slodzes, ko rada plaša epidermas augšana, nāk no pamatā esošajiem asinsvadiem. Tie ir sava veida mezglpunkti. Epidermas slāņi tiek virzīti uz augšu, piemēram, kupoli virs stingrām kolonnām,” skaidroja zinātniskā darba autors Pols Dagenais.
Pēc pētnieku domām, viņi bija pirmie, kas aprakstīja “mehānistiskās pozicionālās informācijas” principu, lai izskaidrotu struktūru veidošanos embrionālās attīstības laikā. Nākotnē tas palīdzēs izskaidrot citu bioloģisko struktūru veidošanos asinsvadu klātbūtnē.
