Een simpel proefje met een stuk rubber waarop, stijver, papier is geplakt laat het principe van de morfogenese in een kippenembryo zien: als er aan getrokken wordt ontstaan de vouwen op de stijfheidsovergang tussen rubber en papier (foto: CNRS)

Een eenvoudige natuurkundig mechanisme zorgt er voor dat een vormeloos massa cellen zich in een stap omvormt naar een georganiseerd systeem, zo stellen onderzoekers van de Franse onderzoeksorganisatie CNRS op basis van microscopische onderzoek en micromechanische proeven. De onderzoekers ontdekten dat het proces dat het vouwen van de structuur begeleidt in alle vroege stadia van ontwikkeling aanwezig is. De vouwen geven een vorm aan van het dier langs de grenzen tussen celgebieden met verschillende eigenschappen.

Als je een hoopje cellen in een bakje laat groeien, dan gaan die eindeloos door of althans er zal niet spontaan een vorm ontstaan. Kwekers van organen gebruiken daarom altijd mallen om het kweekorgaan vorm te geven. Hoe is de evolutie in staat geweest die ingewikkelde structuren waaruit gewervelden  bestaan vorm te geven? Die structuren zijn gevormd volgens een as met op de rug het zenuwstelsel en op de buik het verteringssysteem, met een bijna volmaakte links/rechts-symmetrie. De onderzoekers zochten een antwoord op die vraag door te kijken naar kippencellen. Die schijnen in de vroegste ontwikkeling het meest op mensencellen te lijken. Een kippenvrucht, die plat van vorm is, bestaat uit vier concentrische ringen. Onder de microscoop ziet elke ring er uit als een reeks identieke cellen, waarbij de grootte toeneemt vanuit het centrum naar de rand van de ringen, met een stapsgewijze verandering van de ene ring naar de andere. De celgrootte verandert aan de ringgrens ineens van 5 tot 10 µm in 15 tot 20 µm.

Niet alleen vormen deze celdomeinen uiteindelijk verschillende weefsels als zenuwen en spieren, maar, zo ontdekten de Franse onderzoekers, het embryo vouwt vanaf de tweede dag altijd op de grens tussen de ringen. Deze vouwen resulteren in driedimensionale vormen. Door de stijfheid van die weefsels te meten, kwamen de onderzoekers erachter, dat die grenzen een elastische overgang betekenden. De stijfheid wordt groter als de cellen kleiner worden naar het centrum van het embryo. Zodra er een bepaalde kracht wordt toegepast, zullen de zachtere weefsels aan de buitenkant zich vouwen om het centralere, stijvere gebied in het midden, dat zal uitgroeien tot het centraal zenuwstelsel. De kracht wordt uitgeoefend door de migratie van bepaalde cellen, die de vrucht in de lengte oprekt. Hieruit zou een verklaring voor de koppeling van celdifferentiatie en morfogenese zijn  te destilleren. Tja, wat ik begrijp is dat de onderzoekers alleen gezien hebben hoe het proces verloopt, maar niet waarom het verloopt zoals het verloopt. Waarom, om maar wat te vragen, gaan die cellen ineens aan de wandel om die kracht uit te oefenen die tot de ‘vormgeving’ van de vrucht leidt? Ook is volslagen duister, mij althans, hoe zo’n proces zich evolutionair ontwikkeld kan hebben. Afijn, hier is vast het laatste woord nog niet over gesproken.

Bron: Alpha Galileo