Sākotnējā versija no šis stāsts parādījās iekšā Žurnāls Quanta.
Iedzeriet glāzi vīna, un pamanīsiet, ka šķidrums nepārtraukti raud pa glāzes samitrināto pusi. 1855. gadā Džeimss Tomsons, lorda Kelvina brālis, paskaidroja sadaļā Filozofiskais žurnāls ka šīs vīna “asaras” vai “kājas” rodas spirta un ūdens virsmas spraiguma atšķirības dēļ. “Šis fakts ļauj izskaidrot vairākas ļoti dīvainas kustības,” rakstīja Tomsons. Viņš maz saprata, ka tas pats efekts, kas vēlāk tika nosaukts par Marangoni efektu, var arī ietekmēt embriju attīstību.
Martā biofiziķu grupa Francijā ziņots ka Marangoni efekts ir atbildīgs par izšķirošo brīdi, kad viendabīgs šūnu lāse pagarinās un attīsta galvas un astes asi — pirmās noteicošās organisma iezīmes, par kurām tas kļūs.
Šis atklājums ir daļa no tendences, kas pārkāpj bioloģijas normu. Parasti biologi mēģina raksturot augšanu, attīstību un citus bioloģiskos procesus ķīmisko signālu rezultātā, ko izraisa ģenētiskas instrukcijas. Wager šī aina bieži šķita nepilnīga. Pētnieki tagad arvien vairāk novērtē mehānisko spēku lomu bioloģijā: spēkus, kas spiež un velk audus, reaģējot uz to materiālajām īpašībām, virzot augšanu un attīstību tādos veidos, kā gēni nevar.
Mūsdienu attēlveidošanas un mērīšanas metodes ir pavērušas zinātnieku acis šiem spēkiem, pārpludinot lauku ar datiem, kas aicina mehāniski interpretēt. “Tas, kas pēdējo desmitgažu laikā ir mainījies, patiešām ir iespēja vērot, kas notiek tiešraidē, un redzēt mehāniku attiecībā uz šūnu kustību, šūnu pārkārtošanos, audu augšanu,” sacīja Pjērs Fransuā Lenns no Eksas Marseļas Universitātes, kas ir viens no nesen veiktā pētījuma pētniekiem.
Pāreja uz mehāniskiem skaidrojumiem ir atdzīvinājusi interesi par bioloģijas pirmsģenētiskajiem modeļiem. Piemēram, 1917. gadā skotu biologs, matemātiķis un klasiķu zinātnieks D’Arsijs Tompsons publicēja Par izaugsmi un formukas iezīmēja līdzības starp dzīvo organismu formām un formām, kas rodas nedzīvās vielās. Tompsons uzrakstīja grāmatu kā pretlīdzekli, viņaprāt, pārmērīgai tieksmei visu izskaidrot ar Darvina dabisko atlasi. Viņa tēze — ka arī fizika mūs veido — atgriežas modē.
“Hipotēze ir tāda, ka fizika un mehānika var mums palīdzēt izprast bioloģiju audu mērogā,” sacīja Aleksandrs Kablafiziķis un Kembridžas universitātes inženieris.
Tagad uzdevums ir izprast cēloņu mijiedarbību, kur gēni un fizika kaut kādā veidā darbojas roku rokā, veidojot organismus.
Augt ar plūsmu
Embriju un audu augšanas mehāniskie modeļi nav jauni, taču biologiem ilgi trūka veidu, kā pārbaudīt šīs idejas. Vienkārši redzēt embrijus ir grūti; tie ir mazi un izkliedēti, izstaro gaismu visos virzienos kā matēts stikls. Taču jaunas mikroskopijas un attēlu analīzes metodes ir pavērušas skaidrāku logu attīstībai.
Lenne un viņa kolēģi izmantoja dažas no jaunajām metodēm, lai novērotu šūnu kustību peles gastruloīdos: cilmes šūnu saišķos, kas, augot, atdarina embriju augšanas agrīnās stadijas.
