Neue Entdeckung: geheimnisvolle Geometrie der Nasenmuster bei Säugetieren durch Blutgefäßdynamik entschlüsselt

BerlinForscher haben kürzlich faszinierende Details über die besonderen Nasenformen einiger Säugetiere entdeckt. Mit Hilfe von fortschrittlicher 3D-Bildgebung und Computersimulationen haben Wissenschaftler der Universität Genf herausgefunden, wie sich diese Formen entwickeln. Dies könnte unser Verständnis anderer biologischer Strukturen verbessern. Die Studie, die in Zusammenarbeit mit mehreren anderen Organisationen durchgeführt wurde, untersucht, wie Hautschichten wachsen und mit Blutgefäßen interagieren, um diese Muster während der Embryonalentwicklung zu erzeugen.

Die Studie zeigt, dass bei Tieren wie Hunden, Frettchen und Kühen die Nasen eine Musterbildung mit vieleckigen Formen entwickeln. Dies geschieht durch unterschiedliche Wachstumsraten des Gewebes sowie die Unterstützung der darunterliegenden Blutgefäße. Wichtige Erkenntnisse umfassen folgende Punkte:

Polygonale Netzwerke bilden sich während der Embryonalentwicklung in der äußeren Hautschicht, der Epidermis. Blutgefäße in der Dermis dienen als strukturelle Stützen für diese Netzwerke. Ein schnelleres Wachstum der Epidermis im Vergleich zur Dermis führt zu mechanischem Stress.

Blutgefäße spielen eine entscheidende Rolle bei der Positionierung dieser geometrischen Muster im Körper. Dies ist ein erstes Beispiel für das, was Wissenschaftler als „mechanische Positionsinformation“ bezeichnen. Sie stellt sicher, dass überschüssiges Wachstum der Haut an bestimmten Stellen Druck aufbaut, was zur Bildung von Rillen und Kuppeln führt.

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Diese Konzepte lassen sich auf andere Bereiche als nur die Nase übertragen. In der Biologie sind ähnliche Muster bedeutend, beispielsweise um die Feuchtigkeit in den Nasen von Säugetieren zu bewahren, was deren Geruchssinn verbessert. Solche Erkenntnisse können in vielen Disziplinen nützlich sein, etwa beim Studium der Entwicklung von Lebewesen oder bei der Schaffung neuer Designs in Wissenschaft und Technik durch das Nachahmen natürlicher Prozesse.

Natürliche Muster verstehen: Studien zu natürlichen Mustern, wie Turing's Reaktions-Diffusions-Modell, haben unser Verständnis der Komplexität der Natur erweitert. Chemische Prozesse erklären einige Muster, während andere, etwa in den Nasen von Säugetieren, durch mechanische Kräfte und strukturelle Begrenzungen geformt werden.

Diese Studie legt nahe, dass wir genauer untersuchen sollten, wie physikalische Kräfte verschiedene Muster bei lebenden Organismen beeinflussen. Dazu gehören die Bildung von Körperstrukturen sowie spezifische Merkmale wie Hautmuster und Gehirnfalten. Ein besseres Verständnis dieser Zusammenhänge ermöglicht es den Forschern, zu erkennen, wie Lebewesen gestaltet sind und wie deren Erscheinung und Funktion miteinander in Verbindung stehen.