Balıklar nasıl “şekillenir”?

Balıkların renkleri, şekilleri ve desenleri büyüleyici derecede farklıdır. Doğada karşılaştığınız bu çeşitliliğe rağmen, sushi gibi somon yada ton balığının etini doğrudan görebileceğiniz bir yemeğin olduğu tabakta genel bir özellik olarak etin üzerinde “V” şeklinde bir kalıp görürsünüz. Çoğu balık türünün kas düzeninde genelik olarak düzenlenmiş gibi görünse de bu jenerik “V” şekilli desenin ortaya çıkışı aslında çok şaşırtıcı.

Singapur Ulusal Üniversitesi Mekanobiyoloji Enstitüsü’nden bir araştırma ekibi, balıkların yüzmek için kullandıkları yüzme kaslarında chevron modeli olarak da bilinen “V” şekilli desenlerin oluşumunun arasındaki sırrı araştırdı. Çalışma, balığın vücudunun çoğunu oluşturan ve sipinal sinir kökü kökenli olan miyotoma odaklandı. Bu kaslar balığın yan yüzme hareketini güçlendirmekte ve chevron deseninin ise yüzme verimliliğini arttırdığı düşünülmekte. Araştırma ekibi bu desenlerin sadece genetik kökenli talimatlarla ya da biyokimyasal yollarla ortaya çıkmadığını ve gelişmesi için fiziksel güçlere de ihtiyaç olduğunu buldu. Çalışmanın bulguları 26 Kasım 2019 tarihinde Amerika Birleşik Devletleri Ulusal Bilimler Akademisi’nin Bildiriler Kitabı’nda yayınlandı.

Sürtünme ve stres balık kasındaki şekil kalıplarını birleştiriyor

Chevron deseni somon ya da ton balığı için benzersiz değil. Aynı zamanda zebra balıği gibi diğer balık türlerinde hatta gelişme aşamasında semender ve kurbağa gibi bazı amfibi türlerinde de bulunuyor. “V” şekli önce iskelet kaslarını oluşturan miyotomun öncü yapı taşları olan somitlerde görülür. Somitler ise tipik şekilde balık gelişiminin veya morfogenezin ilk bir kaç günü boyunca oluşur.

MBI’den araştırmacı Sham Tlili ve Timothy Saunders liderliğindeki bilim insanları grubu zebra balığının miyotomunda chevron deseni oluşumu üzerine çalıştılar. Başlangıçta her bir miyotom segmenti kübiktir ve beş saat boyunca sivri bir V şekline dönüşür. Bu dönüşümün nasıl olduğunu anlamak için ekip farklı teknikleri kapsayan bir kombinasyonla çalıştı: bu kombinasyonun bileşenleri se zebra balığı miyotomunun tek hücre çözünürlüğünde izlenmesi, görüntülerin nicel analizi ve son olarak da elde edilen kantitatif verilerin biyofiziksel modellere yerleştirilmesi.

Deneysel ve teorik çalışmalarından elde edilen bulgulara dayanarak, MBI bilim insanları balık gelişimi sırasında chevron oluşumuna ışık tutabileceğini düşündükleri bazı fiziksel mekanizmaları belirlediler.

İlk olarak, gelişen miyotomlar fiziksel olarak nöral tüp, notokord, deri ve ventral dokular gibi diğer embriyonik dokulara bağlanır. Bu farklı dokulara bağlantılarının gücü miyotom oluşumunun farklı zaman noktalarında değişir ve doku boyunca farklı sürtünmeler oluşur.Gelişmekte olan miyotomun yan bölgeleri merkezi bölgeden daha fazla sürtünür. Yeni segmentler miyotomi ileri doğru ittikçe, miyotom dokusunda sığ bir ‘U’ şekli oluşmasına yol açar.

İkincisi, gelecekteki miyotom içindeki hücreler kas lifleri oluşturdukça uzamaya başlarlar. Araştırma ekibi, bu dönüşüm sürecinin somit dokusu içinde belirli yönler boyunca aktif ve düzenli olmayan bir kuvvet ürettiğini ortaya çıkardı; Son olarak, gelecekteki miyotom içindeki yönlendirilmiş hücre yeniden düzenlemeleri yeni edinilen chevron şeklini stabilize etmeye yardımcı olur.

Organ oluşumuna rehberlik eden kalıpların şifrelerinin çözülmesi

Geliştirme sırasında gerçekleşen biyolojik süreçleri karakterize etmek için fiziksel prensipleri uygulayan teorik bir fizikçi olan Prof Saunders, “Bu çalışma, hücre morfolojisi ve mekanik etkileşimler arasındaki dikkatlice dengeli bir etkileşimin gelişim sırasında karmaşık şekillerin ortaya çıkmasını nasıl yönlendirebileceğini ortaya koyuyor. Ortaya koyduğumuz ilkelerin diğer organların şekillenmesinde de hareket edip etmediğini görmek heyecanlı. “

Görünüşle ilgili herhangi bir şeyi bir organizmanın genetiğine bağlamak yaygın bir atıf. Bu çalışmayla MBI bilim insanları bir organizmanın biçimini belirlemede geçici ve mekana olarak değişen biyofiziksel kuvvetlerin nasıl bir rol oynadığını göstermekte.

sciencedaily.com‘daki yazıdan Türkçe’ye çevrilmiştir.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.