A kutyák nedves orra olyan egyedi, mint egy ujjlenyomat

A kutyák nedves orra bonyolult minták egész sorát vonultatja fel. Most kiderült, hogyan alakulnak ki és milyen funkciókat látnak el.

Feltűnt már, hogy a kutyák, a tehenek és más emlősök nedves orra jellegzetes geometriai minták hálózatát rejti? Egy kutatás most fényt derített rá, hogy az orrminták az embrionális fejlődés során alakulnak ki, és hasznos funkciókat látnak el: segítenek nedvesen tartani a kutyák orrát, támogatják a szaglást, és részt vesznek a testhőmérséklet szabályozásában.

A kutyák nedves orra nem véletlenül ilyen

A Genfi Egyetem és számos más európai intézmény kutatói által végzett tanulmány rámutatott, hogy a rinoglifáknak nevezett orrmintázatokat nem a genetika határozza meg, hanem bonyolult mechanikai folyamatok eredményeként jönnek létre.

Hasonló repedések alakulnak ki a száradó iszapban is, de a kutyáknál egy zseniális biológiai csavar biztosítja, hogy pontosan ott alakuljanak ki, ahol szükség van rájuk.

A Current Biology című tudományos folyóiratban publikált kutatás a fejlődésbiológia új elvét tárja fel: a „mechanikus helyzetinformáció” fogalmát. Ahogy a GPS-koordináták segítségével meghatározhatjuk, hogy éppen merre tartózkodunk, úgy a fejlődő szöveteknek is információra van szükségük, hogy hol alakítsanak ki konkrét struktúrákat. A tudósok régóta tudják, hogy bizonyos kémiai jelek ilyen célt szolgálnak, de a kutatás most rámutatott, hogy a folyamatban a mechanikai erők is döntő szerepet játszanak.

„Könnyű példákat találni az elő szervezetek gyönyörű mintáira. Csak annyi a dolgunk, hogy körülnézzünk magunk körül. Legújabb tanulmányunk a kutyák, a görények és a tehenek orrára összpontosít, amelyek sokszögű szerkezetek egyedülálló hálózatát tartalmazzák” – közölte Michel Milinkovitch, a tanulmány társszerzője, a Genfi Egyetem genetikai és evolúciós tanszékének professzora.

Fontos funkciót látnak el a minták

A kutatók szerint a sokszögű minták segítenek összegyűjteni és megtartani a nedvességet. Más szóval ennek is köszönhető, hogy a kutyák orra nedves maradhat, ami kulcsfontosságú legendás szaglásuk szempontjából. A nedvesség segít csapdába ejteni az illatmolekulákat is, amelyek aztán eljuthatnak a kutyák speciális érzékszerveihez.

A teheneknél a minták apró csatornákat rejtenek, amelyek közvetlenül az orr felszínére juttatják ki a nedvességet. A minták hőszabályozó funkciót is ellátnak: a rágcsálóknál elősegítik az agy lehűtését, míg a húsevőkénél az orr lehűtésével járulnak hozzá a meleg vérű zsákmány felkutatásához az infravörös érzékelés révén.

Három lépésben fejlődnek ki

Annak érdekében, hogy megértsék, hogyan alakulnak ki a minták, a kutatócsoport fejlett képalkotó technikák segítségével vizsgálta meg a tehén-, kutya- és görényembriók orrának fejlődését. Ennek során felfedezték, hogy a folyamat három fő szakaszra leosztva zajlik – akárcsak egy gondosan megkoreografált építészeti projekt.

Első lépésként a bőr alatt érhálózat képződik. Az erek egyfajta sablonként szolgálnak egy épület alapjához hasonlóan. Ezután a bőr alaprétege, az úgynevezett epidermisz elhajlik, és az erek között csészeszerű struktúrákat hoz létre. Végül a külső bőrrétegben olyan ráncok képződnek, amelyek tökéletesen illeszkednek az alattuk lévő erekhez, létrehozva a jellegzetes sokszögű formákat, amelyeket a felnőtt állatok orrán látunk.

Ami ezt a folyamatot különösen figyelemre méltóvá teszi, hogy a kutyák nedves orrán látható minták természetes módon, a növekvő szövetek fizikai tulajdonságai alapján alakulnak ki, és nem a genetika határozza meg őket. Az elv egy kicsit hasonló ahhoz, mint amikor az egymásnak feszülő szappanbuborékok hatszögletű formákat alkotnak. Van azonban egy fontos különbség:

az erek terelőoszlopként működnek, biztosítva, hogy a minták pontosan a megfelelő helyeken alakuljanak ki.

Ezt a mechanizmust megfigyelésekkel és számítógépes szimulációkkal is megerősítették. A kutatók szerint a felfedezés a biológiai fejlődés új alapelveit tárja fel. Ez segíthet megmagyarázni az erek jelenlétével kapcsolatos egyéb biológiai struktúrák kialakulását. Emellett különféle innovációkat inspirálhat a szövetfejlesztés a és bioanyag-tervezés területén.