Autoorganización de las escamas de las cabezas de cocodrilo mediante plegado por compresión

Área de la Ciencia:

• Biología del desarrollo
• Biología evolutiva
• La biofísica

Sus antecedentes:

• Los apéndices integumentarios amnióticos como las plumas, el pelo y las escamas generalmente se desarrollan a través del control genético y los sistemas químicos auto-organizados.
• El patrón de escala de cabeza de cocodrilo parece ser una excepción mecánica, pero el campo de tensión subyacente no se comprende bien.

Objetivo del estudio:

• Investigar las bases mecánicas y de desarrollo del patrón de escamas de la cabeza del cocodrilo.
• Explorar cómo las variaciones en el crecimiento embrionario y las propiedades de la piel influyen en la morfología de la escala.

Principales métodos:

• In ovo inyecciones intravenosas de proteína del factor de crecimiento epidérmico en embriones de cocodrilo del Nilo.
• Microscopia de fluorescencia de hoja de luz para analizar la geometría del tejido, el colágeno y la proliferación celular.
• Desarrollo de un modelo de crecimiento mecánico en 3D para simular patrones de escala.

Principales resultados:

• Experimentalmente inducido piel de la cabeza retorcida y escamas más pequeñas que se asemejan a los caimanes.
• Se demostró que la autoorganización de la escala se produce a través del plegamiento compresivo debido a la rigidez dérmica y epidérmica diferencial.
• El modelo recapituló con éxito patrones de escala normales y alterados experimentalmente.

Conclusiones:

• Los patrones de escamas de la cabeza de cocodrilo surgen de plegamientos mecánicos de compresión impulsados por la rigidez diferencial de la capa de la piel durante el desarrollo embrionario.
• Las variaciones en el crecimiento embrionario y las propiedades del material de la piel ofrecen un mecanismo evolutivo simple para la diversidad de las escamas de la cabeza de cocodrilo.