Das Wachstum eines Organismus reitet auf einem Muster von Wellen

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Wenn eine Eizelle fast jeder sich sexuell fortpflanzenden Spezies befruchtet wird, löst sie eine Reihe von Wellen aus, die sich über die Oberfläche der Eizelle ausbreiten. Diese Wellen werden von Milliarden von aktivierten Proteinen erzeugt, die wie Ströme winziger Wächter durch die Eimembran strömen und dem Ei signalisieren, sich zu teilen, zu falten und wieder zu teilen, um die ersten zellulären Samen eines Organismus zu bilden.

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Jetzt haben sich die Wissenschaftler des MIT das Muster dieser Wellen, die auf der Oberfläche von Seesterneiern erzeugt werden, genauestens angesehen. Diese Eier sind groß und daher leicht zu beobachten, und die Wissenschaftler halten die Eier von Seesternen für repräsentativ für die Eier vieler anderer Tierarten.

In jedes Ei führte das Team ein Protein ein, um den Beginn der Befruchtung nachzuahmen, und zeichnete das Muster der Wellen auf, die sich als Reaktion darauf über ihre Oberfläche ausbreiteten. Sie beobachteten, dass jede Welle in einem spiralförmigen Muster auftauchte und dass sich mehrere Spiralen gleichzeitig über die Oberfläche eines Eies wirbelten. Einige Spiralen tauchten spontan auf und wirbelten in entgegengesetzte Richtungen weg, während andere frontal aufeinander prallten und sofort verschwanden.

Das Verhalten dieser wirbelnden Wellen, so erkannten die Forscher, ähnelt den Wellen, die in anderen, scheinbar nicht verwandten Systemen erzeugt werden, wie z.B. den Wirbeln in Quantenflüssigkeiten, den Zirkulationen in der Atmosphäre und den Ozeanen und den elektrischen Signalen, die sich durch das Herz und das Gehirn ausbreiten.

“Über die Dynamik dieser Oberflächenwellen in Eiern war nicht viel bekannt, und nachdem wir mit der Analyse und Modellierung dieser Wellen begonnen hatten, stellten wir fest, dass sich dieselben Muster in all diesen anderen Systemen zeigen”, sagt die Physikerin Nikta Fakhri, die Assistenzprofessorin für Thomas D. und Virginia W. Cabot am MIT. Es ist eine Manifestation dieses sehr universellen Wellenmusters”.

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