鳄鱼为什么这么颠簸？皮肤病学之谜已经解开 _鳄鱼

一只幼年（2岁）尼罗鳄。M.C.Milinkovitch&A.Debry-瑞士日内瓦大学
据《大众科学》（劳拉·贝萨斯）：对于爬行动物来说，鳄鱼有一些非常独特的皮肤。与蛇和蜥蜴光滑光滑的鳞片不同，鳄鱼有鳞的头上有一个更块状和三维的图案。直到现在，它独特的皮肤是如何形成的一直困扰着科学家。它们脸上和下巴上的鳞片图案是由皮肤折叠的机械过程形成的，而不是遗传。12月11日发表在《自然》杂志上的一项研究详细介绍了这些发现。
波尔卡圆点图案
通常，当胚胎发育时，动物的皮肤附属物，包括毛发、羽毛和鳞片，都是由特定的基因控制的。这条规则也有一些例外，包括鳄鱼头。
“鳄鱼是美丽的动物，名声不好， ”研究合著者、物理生物学家米歇尔·米林科维奇告诉大众科学》，他帮助领导瑞士日内瓦大学人工与自然进化实验室。“它们是非凡的野兽，原因有很多。其中之一是它们是鸟类和恐龙的姐妹群（即最亲密的亲属）。”
根据Milinkovitch的说法，它们的身体鳞片和头部鳞片发育如此不同的事实也使它们作为动物脱颖而出。鳄鱼的身体鳞片是由科学家们所说的胚胎发育过程中基因表达的波尔卡点模式发展而来的。这是特定基因在组织或器官的特定和局部区域开启的时候。
Milinkovitch解释说：“因此，在每个高基因表达的位点，细胞都注定会形成皮肤附属物——头发、羽毛或鳞片，具体取决于物种。” 。
然而，鳄鱼的头部鳞片和身体鳞片有点不同。在从尼罗鳄身上采集血液样本时，Milinkovitch被它下巴和脸上这种不同寻常的鳞片图案所震惊，其中一些多边形的边缘是不相连的。这种不寻常的模式并不能用对销售形式的主要遗传理解来解释。
Milinkovitch怀疑是机械过程在起作用，而不是遗传。科学家们一直无法确定确切的机制，因为鳄鱼胚胎很难获得。
在皮肤上折叠
Milinkovitch和他的同事花了10多年的时间收集足够的胚胎来进行这项新研究。一旦研究小组有了几个胚胎可以使用，他们就将实验与胚胎和计算机模拟相结合，生成了一个3D机械生长模型，详细描述了鳄鱼头部鳞片的图案。
他们发现，鳞片是通过一些熟悉的机械过程（包括压缩折叠）自组织的。当皮肤的生长速度超过下层骨骼，并且皮肤本身变得更有弹性或更僵硬时，这种折叠就开始了。随着鳄鱼以明显不同的方式生长，这种折叠和物理变化会在头部鳞片上产生不规则的几何图案。

一只新生的尼罗鳄，其上颚用光片显微镜扫描，以揭示我们研究中发现的头部鳞片图案的自组织机械过程产生的精细褶皱。致谢：G.Timin&M.C.Milinkovitch ，瑞士日内瓦大学
Milinkovitch说：“我们的数学模型表明，通过稍微改变皮肤的机械性能，可以很容易地获得不同种类鳄鱼头部鳞片的不同模式。” 。“因此，人们不需要修改许多基因来解释鳄鱼头部鳞片模式的进化：皮肤生长和机械性能的微小进化变化就解释了这一切。”
染色胶原蛋白
为了精确定位这些机制，该团队还需要开发新的胶原蛋白染色方法。这种蛋白质构建皮肤、骨骼、韧带、肌腱和其他结缔组织，在保护身体器官和其他生物功能方面也至关重要。这种新的染色技术帮助Milinkovitch了解了胶原蛋白赋予皮肤的机械性能，并了解了皮肤中胶原蛋白的工作原理，在鳄鱼之外也有一些应用。
Milinkovitch说：“我们的技术现在被许多研究人员所采用，因为胶原蛋白的3D结构对于理解癌症肿瘤的侵袭性以及减少皮肤老化非常重要。” 。
为胶原蛋白染色等广泛的事情开发新方法，并弄清楚鳄鱼等皮肤下发生了什么，也指出了胚胎发育中经常被忽视的一部分。
Milinkovitch说：“它（力学）在胚胎发育中起着巨大的作用，生物学和物理学的研究人员正在慢慢意识到这一点。” 。“保持好奇心，环顾四周，生活世界有很多方面我们不了解。”