Una intrincada red de grietas minúsculas adorna la superficie de la piel del elefante africano de monte. Al retener el agua y el barro, estos canales de micrómetro de gran ayuda ayudan a los elefantes a regular la temperatura de su cuerpo y proteger su piel contra los parásitos y la intensa radiación solar. Hoy,investigadores de la Universidad de Ginebra UNIGE, Suiza, y el informe del Instituto Suizo de Bioinformática SIB en la revista Comunicaciones de la naturaleza que los canales de la piel del elefante africano son fracturas verdaderas de la capa externa de la piel frágil y deficiente en descamación de los animales. Los científicos muestran que la piel hiperqueratinizada del elefante crece en una red de elevaciones milimétricas, causando su fractura debido al estrés mecánico de flexión local.
Los elefantes africanos son bien conocidos por adorar bañarse, rociarse y revolcarse en el lodo. Estos comportamientos no son solo por diversión. De hecho, los elefantes africanos carecen de las glándulas sudoríparas y sebáceas que permiten que muchos otros mamíferos mantengan su piel húmeda y flexible.Además, debido a su enorme tamaño corporal y su hábitat cálido y seco, los elefantes africanos pueden evitar el sobrecalentamiento solo perdiendo calorías por evaporación del agua que acumulan en y sobre su piel. Al cubrirse con barro, los elefantes africanos también evitanlos ataques de parásitos implacables y la exposición excesiva de su piel a las radiaciones solares. Una inspección muy cercana de la piel del elefante africano indica que, además de su característica arruga bien visible, el tegumento está profundamente esculpido por una intrincada red de minúsculas grietas interconectadasEste hermoso y fino patrón de millones de canales evita el desprendimiento del lodo aplicado y permite la propagación y retención de 5 a 10 veces más agua que en unsuperficie plana.
agrietando la piel
Gracias a las muestras de piel proporcionadas por científicos y museos en Suiza, Francia y Sudáfrica, un equipo multidisciplinario dirigido por Michel Milinkovitch, profesor del Departamento de Genética y Evolución de la Facultad de Ciencias de UNIGE y Líder de Grupo en el Instituto Suizo SIB deLa bioinformática muestra hoy que los canales de la piel del elefante africano son verdaderas grietas debido al estrés de flexión local causado por la epidermis que se hiper-queratiniza simultáneamente, es deficiente en el desprendimiento y crece en una red de elevaciones milimétricas de la piel. Utilizando un modelo de computadora personalizado, AntonioMartins, estudiante de doctorado en el laboratorio de Milinkovitch, demostró que la combinación de estos tres parámetros es suficiente para causar que el estrés por flexión mecánica se acumule entre las elevaciones de la piel durante el engrosamiento progresivo de la piel hasta que se formen grietas.
flexión en lugar de agrietamiento por tracción
El aspecto visual del patrón de grietas en la piel del elefante africano tiene un parecido sorprendente, aunque a escalas espaciales muy diferentes, con las grietas causadas por la tensión de tensión en el barro seco, en el asfalto dañado, en los paisajes polares de la Tierra y Marte,así como en formaciones geológicas espectaculares, como las columnas de basalto de la Calzada del Gigante en Irlanda del Norte y del Devil's Postpile en el este de California. Por lo tanto, era tentador plantear la hipótesis de que las grietas de la piel del elefante africano se generan por la contracción de la piel.Las simulaciones por computadora realizadas por el equipo suizo indican que la contracción genera distribuciones heterogéneas de grietas que se propagan sobre las papilas, mientras que las grietas en la piel real ocurren casi exclusivamente a lo largo de los canales, rechazando la hipótesis de 'grietas por contracción'. Por otro lado, cuandoLos investigadores implementaron en sus simulaciones por computadora el engrosamiento de la piel nuevas capas se agregan constantemente en base aepidermis, la tensión de flexión mecánica acumulada en los valles que hace que la epidermis queratinizada se agriete solo en los microvalles, lo que refuerza los nuevos resultados de 'agrietamiento por flexión'.
Procesos físicos en biología
Un enfoque de la biología del desarrollo es describir cómo se generan formas y formas mediante la diferenciación y el crecimiento heterogéneos de los tejidos, controlados por la expresión diferencial de genes en todo el cuerpo. Sin embargo, las morfologías complejas también pueden surgir como inestabilidades mecánicas pliegues, arrugas causadas por un desajustecrecimiento entre capas de tejido adherente. Ejemplos famosos son el bucle del intestino y el plegamiento de la corteza cerebral. Si bien el agrietamiento, otro tipo de inestabilidad mecánica, es común en los materiales no vivos, es mucho menos ubicuo en los sistemas biológicos. El laboratorio de MilinkovitchHace unos años demostró que el patrón de las escamas de la cabeza de cocodrilo se forma a través del pliegue de la piel, y que su dinámica de propagación y formación de patrones poligonales es análoga a la de las grietas en el barro seco. Aquí, el equipo suizo muestra por primera vez que el africanola piel de elefante exhibe una miríada de canales que no solo se ven como grietas, sino que son verdaderas grietas físicas de su queratiniepidermis sed.
Elefantes que ayudan a entender una patología humana
El engrosamiento de la epidermis queratinizada del elefante africano se debe a un desequilibrio entre su formación en su base y su desprendimiento en la superficie de la piel. Sorprendentemente, el equipo suizo muestra fuertes similitudes entre la morfología normal de la piel de los elefantes africanos y la de los humanos afectados por'ictiosis vulgar', un trastorno genético común que afecta a aproximadamente 1 de cada 250 personas que se sabe que afecta la descamación desprendimiento de la piel y causa piel seca y escamosa.Si se valida por futuras comparaciones detalladas de biología molecular y celular, esta equivalencia seríaluego haga un vínculo notable entre una condición patológica humana y la piel de una especie icónica de paquidermo ". Esta correspondencia también demostraría que mutaciones similares que ocurrieron independientemente en los linajes evolutivos de humanos y elefantes resultaron ser desfavorables en el primero y adaptativoen el último ", dice Michel Milinkovitch.
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Materiales proporcionados por Universidad de Ginebra . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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