Genlerin Fizik ile Büyümeyi Nasıl Sağladığı
Bir kadeh şarap içtiğinizde, sıvının kadehin ıslak tarafında sürekli olarak damladığını fark edersiniz. 1855 yılında James Thomson, bu şarap “damlaları” veya “bacakları”nın alkol ile su arasındaki yüzey gerilimi farkından kaynaklandığını açıklamıştır. Bu olay, daha sonra Marangoni etkisi olarak adlandırılmıştır ve gelişim sürecinde embriyoların şekillenmesinde de rol oynamaktadır.
Marangoni Etkisi ve Embriyo Gelişimi
Mart ayında Fransa’daki bir biyofizikçi grubu, Marangoni etkisinin homojen bir hücre yığınının uzanarak baş ve kuyruk ekseni geliştirmesine neden olduğunu bildirmiştir. Bu süreç, bir organizmanın tanımlayıcı ilk özelliklerinin oluştuğu kritik anı temsil eder.
Bu buluş, biyolojiyi pek çok açıdan etkileyen bir eğilimin parçasıdır. Genellikle, biyologlar büyüme, gelişim ve diğer biyolojik süreçleri genetik talimatların tetiklediği kimyasal uyarılarla açıklamaya çalışırlar. Ancak, bu bakış açısı genellikle eksik kalmaktadır. Araştırmacılar, mekanik güçlerin biyolojideki rolünü giderek daha fazla anlamakta ve bu güçlerin dokuları itip çekerek gelişimi şekillendirdiği gerçeğini kabul etmektedirler.
Mekanik Güçlerin Anlaşılması
Modern görüntüleme ve ölçüm teknikleri, bu güçleri gözlemlemeyi mümkün kılmıştır. “Son yıllarda, olanları canlı olarak izleme olanağımız oldu ve hücre hareketleri, hücre yeniden düzenlenmesi ve doku büyümesi açısından mekanikleri görebilme fırsatımız var,” diyor Aix Marseille Üniversitesi’nden Pierre-François Lenne.
Mekanik açıklamalara olan bu yöneliş, genetik öncesi biyolojik modellerin yeniden ilgi görmesine yol açmıştır. 1917 yılında, İskoç bilimci ve matematikçi D’Arcy Thompson, canlı organizmalar ile cansız maddeler arasında benzerlikleri vurgulayan “On Growth and Form” adlı kitabını yayınlamıştır. Thompson, Darwinci doğal seçilim ile her şeyi açıklama eğiliminden rahatsızlık duymuş ve fiziğin de şekillendirdiği tezini savunmuştur. Bu görüş, günümüzde tekrar rağbet görmektedir.
Fizik ve Mekanikle Biyolojiyi Anlamak
Fizik ve mekanik, doku ölçeğinde biyolojiyi anlamamızda yardımcı olabilir. Cambridge Üniversitesi’nden fizikçi ve mühendis Alexandre Kabla, “Amacımız, genler ve fizik arasındaki etkileşimleri anlamak; bu iki unsurun organizmaları nasıl şekillendirdiğini keşfetmek,” diyor.
Gelişim Sürecine Yeni Bakışlar
Embriyo ve doku büyümesine yönelik mekanik modeller yeni olmamakla birlikte, biyologlar bu fikirleri test etmek için gerekli araçlardan yoksun kalmışlardır. Embriyoların gözlemlenmesi zordur; çünkü küçük ve yaygın olarak ışığı dağılırlar. Ancak yeni mikroskopi ve görüntü analiz teknikleri, gelişim sürecini daha net bir şekilde gözlemlememizi sağlamaktadır.
Lenne ve ekibi, fare gastruloidleri içinde hücre hareketlerini gözlemlemek için bu yeni teknikleri uygulamıştır. Gastruloidler, büyüdükçe embriyo gelişiminin erken aşamalarını taklit eden kök hücre demetleridir.
Teknoloji
US-1
