24.12 - 13:56

Изгибы раковины моллюска объяснили быстрым ростом мантии


 

Сложная форма раковины двустворчатых моллюсков и плеченогих — результат механических взаимодействий частей мантии друг с другом и раковиной. Это с помощью математической модели роста раковины показали британские физики. Результаты работы модели затем подтвердили на данных, полученных на образцах раковин нескольких видов плеченогих и двустворчатых. Статья опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Тело двустворчатых моллюсков (Bivalvia) и плеченогих (Brachiopoda) защищено раковиной из карбоната кальция, которая формируется на протяжении всей их жизни. Иногда животным приходится открывать ее — например, чтобы поесть, но большую часть времени раковина плотно закрыта, что обеспечивает анатомический замок — комбинация зубчиков на одной створке и соответствующих им углублений на другой. Форма раковины и замка зависит от многих факторов — каждое повреждение или изменение условий среды в процессе роста может изменить их геометрию.

Главную роль в формировании раковины играет складка тела моллюска или плеченогого, которая называется мантией. Она состоит из двух частей, и каждая часть отвечает за выращивание своей створки. Края мантии выделяют органическое вещество, преимущественно состоящее из полисахаридов и гликопротеинов. Оно становится матрицей для выращивания неорганической части раковины — кристаллов карбоната кальция.

Органическая структура контролирует процесс роста, буквально указывает кристаллам, когда и где они должны сформироваться. Правая и левая часть раковины могут быть существенно асимметричны, однако их края всегда идеально прилегают друг к другу, создавая плотное соединение. Считается, что такую синхронизацию обеспечивает механизм распознавания молекулярных паттернов, который контролирует трехмерный морфогенез раковины, но трехмерных моделей, подтверждающих эту гипотезу, пока нет.

Дерек Моултон (Derek Moulton) из Оксфордского университета и его коллеги выдвинули другую гипотезу. По их мнению, форму анатомического замка определяют только механические ограничения внешней среды и взаимодействие частей мантии друг с другом и раковиной.

Основываясь на этом предположении, ученые построили компьютерную модель роста раковины. На трехмерной поверхности, моделирующей раковину, они задали поле скоростей роста: векторы скоростей расширения раковины и ее закручивания. С помощью модели они показали, что волнистый край створок образуется, когда мантия растет быстрее раковины — разница в скоростях роста приводит к механическим напряжениям, которые изгибают раковину.

После этого ученые провели синхронизацию концов створок и вывели два универсальных правила: совпадение плоскостей орнаментации (изгиба створок) раковин и совпадение фаз этих орнаментаций. Механическое взаимодействие частей мантии обеспечило выполнение обоих условий: таким образом, формирование узоров на поверхности створок и синхронизация их концов не требуют каких-либо нервных сигналов или генетических процессов, считают авторы.

Ученые подтвердили составленную модель, сравнив ее предсказания с параметрами образцов плеченогих и двустворчатых. Для этого они исследовали 59 различных раковин: внешний контур раковины аппроксимировали логарифмической спиралью, а линию замка — синусоидой. Основываясь на данных аппроксимаций, математики измерили степень асимметрии каждой раковины и сравнили реальные и предсказанные моделью амплитуды орнаментации. Коэффициент корреляции между экспериментальными и теоретическими данными был равен 0,67.
Авторы работы считают, что принципы работы их модели можно использовать и для других других живых существ, части тела которых обладают свойством синхронизации линии соединения. Самый яркий пример — насекомое вида Issus coeleoptratus, в ногах которого есть конструкции, похожие на шестеренки.

Другая важная часть раковины двухстворчатых моллюсков — перламутровый защитный слой: два года назад биологам удалось синтезировать отвечающий за его формирование белок в кишечной палочке.

Олег Макаров

https://nplus1.ru/

Ключевые слова:
Читайте также:

Нельзя экономить даже в кризис: 5 продуктов, которые должны быть качественными

Какую-то еду можно заменить дешевыми аналогами, какую-то – ни в коем случае!
Подробнее »»

Лампа-лупа: прибор №1 в салоне красоты

Есть оборудование, без которого никакой салон красоты, от маленькой студии до заведения премиум-уровня, работать не сможет a priori
Подробнее »»

Предметы женского гардероба, отталкивающие мужчин 

Каждая женщина в той или иной степени следит за модой, чтобы всегда выглядеть стильно и привлекательно.
Подробнее »»

Полезные свойства семян подсолнечника: сердце, сосуды, иммунитет

Семена подсолнечника — отличная закуска с неотразимым ароматом и вкусом.
Подробнее »»

Игра головой в мяч мгновенно изменяет зрение

Ученые выяснили, что после удара футбольного мяча об голову происходит мгновенное изменение зрения.
Подробнее »»

Читайте также:
17.02 - 14:51

Что приготовить на завтрак в выходной: три оригинальные идеи

Рецепты завтраков выходного дня
Подробнее »»

17.02 - 13:42

Необычный способ лечения импотенции придумали ученые

От утраты «мужской силы» не застрахованы даже молодые.
Подробнее »»

17.02 - 12:30

В моду вернулся еще один тренд из 90-х

Знаменитости вернули в моду еще один популярный в 90-х годах тренд: меховую шляпу. Такой вывод сделали журналисты Vogue, проанализировав образы гостей прошедшей в феврале 2020 года Недели моды в Нью-Йорке.
Подробнее »»

17.02 - 11:22

Ученые раскрыли механизм самоуничтожения раковых клеток

Ученые из Медицинской школы Перельмана в Пенсильванском университете нашли то, что они называют "Ахиллесовой пятой" раковых опухолей. Согласно исследованию, опубликованному в Nature Cell Biology, активация фактора транскрипции 4 (ATF4) может быть ключом к
Подробнее »»

17.02 - 10:50

Уход за сухой кожей: три эффективных маски

Из продуктов, которые есть у всех в доме, можно приготовить отличное средство по уходу за лицом
Подробнее »»

17.02 - 09:40

Упражнения для пожилых людей, продлевающие жизнь

Проблемы пенсионеров – утрата тонуса мышц, подвижности опорно-двигательного аппарата. Они склонны к падениям и переломам.
Подробнее »»

17.02 - 08:26

5 привычек, замедляющих процессы старения

Как остановить преждевременное старение, рассказывает The Health Site.
Подробнее »»

17.02 - 07:21

Стало понятно, как бактерии превращаются в вирусы

Ученые из США полагают, что нашли недостающее звено между живой и неживой материей. Им оказались гигантские вирусы-бактериофаги.
Подробнее »»

17.02 - 06:48

Ишемическая болезнь сердца: основные симптомы

Боль в сердце может отдавать в плечо, спину и даже челюсть
Подробнее »»

17.02 - 05:38

Выбираем твердый шампунь: польза, состав и советы

Как определить качественный твердый шампунь?
Подробнее »»

17.02 - 04:17

6 быстрых способов убрать отечность глаз после сна

Причины отечности бывают разные: недосып, усталость, задержка жидкости, плач накануне, вредные привычки и даже неправильное питание.
Подробнее »»

16.02 - 23:52

7 продуктов, которые нельзя есть сырыми

Никто не будет спорить, что многие продукты в своем свежем состоянии содержат значительно больше питательных и полезных веществ, чем в приготовленном виде.
Подробнее »»

16.02 - 23:32

Мы ошибаемся: люди не способны понимать кошек

Несмотря на популярность кошек в качестве домашних питомцев, человеку очень трудно определять их чувства и эмоции
Подробнее »»

16.02 - 20:44

Чувствительная к соли гипертония: названы 5 способов контролировать высокое давление

Чувствительная к соли гипертония очень распространена, но высокое давление можно контролировать, внося определенные изменения в образ жизни.
Подробнее »»

16.02 - 19:58

Продукты, которых следует избегать после тренировки

Эти продукты негативно повлияют на ваше самочувствие
Подробнее »»


Загрузка...
Loading...

Справочная информация

Загрузка...