Морфогенез и развитие живых форм
Морфогенез — это область, изучающая развитие форм живых организмов. Этим направлением занимается профессор Гарвардского университета Лакшминараянан Махадеван.
В своих исследованиях он фокусируется на многоклеточном морфогенезе, где ключевыми факторами являются количество, размер, форма и положение клеток. Эти переменные, меняясь в пространстве и времени, влияют на ткани и фенотип организма.
Исследования на примерах
Растительные побеги
- Вопрос: почему побеги растут в разных направлениях и что определяет их форму?
- Математическое моделирование показало, что на форму влияют гравитация и собственный вес побега, определяющий его эластичность.
- Чтобы уместить более 6 метров кишечника в теле млекопитающего, он образует петли.
- Наблюдая за эмбрионами цыплят (длина кишечника за 12 дней увеличивается более чем в 20 раз), учёные создали физическую модель из резиновой трубки.
- Вывод: морфогенез кишечника у цыплят, перепелов и мышей не зависит от генетики или других микроскопических факторов.
Складки мозга
- Изучая МРТ-снимки развития человеческого плода, учёные выяснили, что складки на изначально гладком мозге формируются под влиянием геометрии черепа и локального напряжения.
- Эксперимент с гелем, имитирующим соотношение серого и белого вещества, позволил воспроизвести складки.
- Вывод: эволюция складчатости мозга также не зависит от микроскопических факторов (например, генетики). Это открытие ставит вопрос о связи физической формы мозга с его функциями.