Форма живых организмов со временем меняется. Вопросы, поднятые этой трансформацией, привели к появлению теорий эволюции. Чтобы понять, как биологические формы меняются в геологической временной шкале, исследователи недавно начали исследовать, как они образуются в процессе развития и роста человека: это известно как морфогенез. Из-за исключительного разнообразия форм и рисунков раковин (особенно ребер) аммониты широко изучались с точки зрения эволюции, но механизмы, лежащие в основе спиральных спиралей, до сих пор были неизвестны.
Поэтому исследователи попытались выяснить эволюцию этих форм, не зная, как они возникли.
Регис Шират и его команда разработали модель, объясняющую морфогенез этих раковин. Используя математические уравнения для описания того, как раковина выделяется аммонитом и растет, они продемонстрировали существование механических сил, характерных для развивающихся моллюсков.
Эти силы зависят от физических свойств биологических тканей и геометрии оболочки. Они вызывают механические колебания на краю оболочки, которые образуют ребра, своего рода орнамент на спирали.
Изучая различные образцы окаменелостей в свете моделирования, произведенного с помощью модели, исследователи обнаружили, что последняя может предсказать количество и форму ребер в нескольких аммонитах. Модель показывает, что орнамент оболочки изменяется в зависимости от таких переменных, как эластичность ткани и скорость расширения оболочки (скорость, с которой диаметр отверстия увеличивается с каждым витком спирали).
Предоставляя биофизическое объяснение того, как формируются эти орнаменты, этот теоретический подход объясняет разнообразие, существующее внутри и между видами. Таким образом, это открывает новые перспективы для изучения морфологической эволюции аммонитов, которая, по-видимому, в значительной степени определяется механическими и геометрическими ограничениями. Этот новый инструмент также проливает свет на старую загадку.
На протяжении почти 200 миллионов лет раковины наутили, далеких «родственников» аммонитов, оставались в основном гладкими и без характерных орнаментов. Модель показывает, что сохранение этой формы раковины не означает, что наутили — ошибочно называемые «живыми окаменелостями» — не эволюционировали, а происходит из-за высокой скорости расширения, приводящей к образованию гладких раковин, которые трудно подобрать. отличать друг от друга.
В более общем плане, эта работа подчеркивает ценность изучения физических основ биологического развития: понимание «правил построения», лежащих в основе морфологического разнообразия организмов, позволяет частично предсказать, как эволюционирует их форма.