Las plumas, el pelo y las escamas suelen aparecer en patrones específicos. La distribución espacial de estas estructuras de queratina está determinada genéticamente en la mayoría de los animales y ya está establecida en la etapa embrionaria. Pero la cabeza arrugada del cocodrilo es diferente, escriben biólogos evolutivos y bioinformáticos suizos en Naturaleza.
Estas escamas de la cabeza se forman mediante un proceso puramente mecánico durante el crecimiento, señalaron anteriormente los investigadores. Ahora también han descubierto el mecanismo preciso del arrugamiento. Durante el crecimiento rápido, la piel se pliega hacia adentro en algunos lugares, creando los bordes de las escamas.
La autoorganización –en la que las estructuras surgen de un sistema caótico– ocurre con frecuencia en la naturaleza. Consideremos, por ejemplo, el crecimiento de los copos de nieve o la formación de patrones en la arcilla al secarse, pero también las estructuras que recubren la piel de los animales. En el último caso, la autoorganización ya está en gran medida fijada en los genes.
Un proceso puramente mecánico
Pero algo extraño está pasando con los cocodrilos. Autor principal, Michel Milinkovitch demostrado usando gráficos 3D en 2012 en Ciencia que la disposición de las escamas del cuerpo de los cocodrilos está determinada genéticamente, pero la de las escamas de la cabeza no. Los poliedros nudosos e irregulares que cubren la cabeza y las mandíbulas del cocodrilo encajan perfectamente entre sí y no se superponen. La forma, el tamaño y la distribución de esas escamas parecen completamente aleatorios, y Milinkovitch concluyó en ese momento que fueron creadas mediante un proceso puramente mecánico.
Ahora describe exactamente cómo funciona ese proceso con sus colegas. Naturaleza. Los científicos estudiaron por primera vez la formación de escamas mediante experimentos con embriones de cocodrilos del Nilo. Se crearon escamas extragrandes mediante la inyección de una proteína especial que estimulaba el crecimiento de la epidermis. La desaceleración de ese crecimiento en realidad resultó en escamas de la cabeza más pequeñas y planas: comparables a las del caimán, el primo sudamericano del cocodrilo. A continuación, los biólogos analizaron la arquitectura precisa de las escalas individuales utilizando, entre otras cosas, microscopía fluorescente y simulaciones por ordenador.
Llegaron a la conclusión de que la diferencia de rigidez entre la epidermis y la dermis subyacente desempeña un papel crucial en la formación de escamas. También es importante el hecho de que la epidermis crece relativamente rápido: el exceso de piel, por así decirlo, se comprime, se pliega hacia adentro y esto crea los bordes de las escamas. Estos “pliegues de compresión” no son exclusivos de la cabeza de cocodrilo; Por ejemplo, también se encuentran en la corteza terrestre, cuando las rocas se comprimen como resultado de la tectónica de placas.
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