Embryo’s houden zich aan de wetten van de stromingsleer

Prille embryo’s houden zich aan de wetten van de stromingsleer, en dàt is de reden dat zich een hoofd met twee aparte ogen kan vormen. De Parijse onderzoeker Vincent Fleury heeft het met zijn eigen ogen zien gebeuren, zo meldt hij in European Physical Journal E.

Zijn waarnemingen halen een paar andere populaire theorieën over de hoofdvorming onderuit. Het proces lijkt weinig of niets te maken te hebben met het op het juiste moment in- of uitschakelen van bepaalde genen in de afzonderlijke cellen van het embryo. Ook chemische gradiënten, die de cellen een bepaalde kant uit zouden moeten sturen, lijken er weinig toe te doen.

Fleury (Université Paris Diderot) heeft het uitgeprobeerd met kippenembryo’s. Die doen er na de bevruchting ongeveer 36 uur over om uit te groeien van een klompje cellen tot iets wat in de verte al een beetje op een vogel lijkt. Om dat proces te filmen viste Fleury embryo’s in verschillende stadia van ontwikkeling uit het eigeel en plaatste ze in een petrischaaltje, met genoeg voedingsstoffen om ze een uur of drie in leven te houden.

Zie hier voor de filmpjes (link lijkt niet in elke browser te werken).

Behalve filmen, deed hij metingen met een ‘air puff tonometer’, een aangepaste versie van het instrument dat door opticiens wordt gebruikt voor oogdrukmetingen. Het komt er op neer dat je een beetje lucht over een oppervlak blaast, en uit de gemeten vervorming van dat oppervlak de visco-elastische eigenschappen van het materiaal afleidt.

Uit de resultaten viel af te leiden dat de celmassa zich gedraagt als een vrij eenvoudig visco-elastisch materiaal, te vergelijken met een soort plsticine (in een persbericht wordt verwezen naar de smeltende klokken op schilderijen van Salvador Dalí).

Voor zijn publicatie heeft hij vervolgens 140 minuten film nader geanalyseerd. In dat interval rolt het in eerste instantie tamelijk platte embryo zichzelf op. Het moment suprême blijkt te zijn wanneer de randen elkaar tegenkomen: als het materiaal dan nog verder probeert te stromen, wordt het opzij gedrukt en ontstaat de insnoering die later de nek wordt.
´
Fleury heeft een poging gedaan om dit fenomeen theoretisch te voorspellen, al geeft hij zelf toe dat het resultaat nog niet helemaal overtuigend is.

Wel denkt hij nu te weten waarom een kip (of een mens) twee ogen heeft. Dat blijkt eveneens een kwestie van hydrodynamica te zijn. Als je de samenstelling van het celweefsel een heel klein beetje wijzigt, verandert het stromingspatroon en krijg je een cycloop. Iets dat overigens jaren geleden al experimenteel is aangetoond, zonder dat duidelijk was hoe zoiets kon.

bron: European Physical Journal