Entschlüsselung mechanischer Determinanten der morphologischen Evolution

Zusammenfassung Wie morphologische Vielfalt aus Variationen biomechanischer Prozesse entsteht, bleibt eine offene Frage. Obwohl Kräfte Gewebe formen, ist unklar, wie sich kraftgenerierende Systeme zwischen Arten unterscheiden, um diverse Formen zu schaffen. Hier kombinieren wir vergleichende Morphogenese und Theorie aktiver Materie über sechs Nesseltiere hinweg, die 500 Millionen Jahre der Divergenz umfassen, um die mechanische Grundlage der Vielfalt larvaler Formen zu identifizieren. Wir definieren artspezifische Konfigurationen mechanischer Module – mechanotypes genannt – die larvale Formen über Taxa hinweg quantitativ vorhersagen. Wir stellen fest, dass Formverlängerung ein einfaches Merkmal auf mesoskopischer Ebene ist, da ihre Variation von einem mechanischen Modul abhängt, während Formpolarität ein komplexes Merkmal ist, das von mehreren Modulen abhängt. Störungen, die interspezifische regulatorische Unterschiede nachahmen, verändern diese Module und programmieren die Larvenmorphologie in Formen um, die Schwesterarten ähneln. Durch die Etablierung eines mesoskopischen mechanischen Rahmens für den Vergleich zwischen Arten zeigt diese Arbeit, wie Variationen in einem begrenzten Satz von Gewebe-Skala-Parametern morphologische Vielfalt erzeugen.