非洲大象如何破壞它的皮膚以冷卻

一個錯綜復雜的小縫隙網(wǎng)絡裝飾著非洲叢林大象的皮膚表面。通過保留水和泥，這些微米寬的通道極大地幫助大象調(diào)節(jié)體溫，保護皮膚免受寄生蟲和強烈的太陽輻射。今天，日內(nèi)瓦大學(UNIGE)，瑞士和瑞士生物信息學研究所(SIB)的研究人員在“ 自然通訊 ”雜志上報道，非洲象皮膚通道是脆性和脫屑缺乏的最外層皮膚層的真正骨折?？茖W家表明，大象角化過度的皮膚在毫米級的高度上生長，由于彎曲引起的局部機械應力導致骨折。

眾所周知，非洲大象喜歡沐浴，噴灑和泥濘。這些行為不只是為了好玩。事實上，非洲大象缺乏汗液和皮脂腺，使許多其他哺乳動物能夠保持皮膚濕潤而有彈性。此外，由于它們巨大的體型和溫暖干燥的棲息地，非洲大象只能通過蒸發(fā)它們收集在皮膚上和皮膚上的水來避免過熱。通過用泥土覆蓋自己，非洲大象也可以避免無情寄生蟲的襲擊和皮膚過度暴露于太陽輻射。對非洲大象皮膚進行非常仔細的檢查表明，除了其特有的皺紋之外，外皮還被一個相互連接的微小裂縫的錯綜復雜的網(wǎng)絡所深深地雕刻。這種數(shù)百萬個通道的精細圖案可以防止涂抹泥漿脫落，并且可以比平坦??表面擴散和保留5到10倍的水。

感謝瑞士，法國和南非的科學家和博物館提供的皮膚樣本，由UNIGE科學學院遺傳學和進化系教授Michel Milinkovitch領導的多學科團隊，SIB瑞士生物信息學研究所的組長，今天顯示非洲象皮膚通道是由局部彎曲應力引起的真正裂縫，因為表皮過度角化，脫落缺乏，并且在皮膚毫米高度的晶格上生長。使用自定義計算機模型，Antonio Martins，Ph.D。Milinkovitch實驗室的學生表明，這三個參數(shù)的組合足以導致機械彎曲應力在皮膚逐漸變厚期間積聚在皮膚高度之間，直到形成裂縫。

彎曲而不是拉伸開裂

非洲象皮膚上的裂縫圖案的視覺方面與干燥泥漿，受損瀝青，地球和火星的極地景觀以及壯觀的地質(zhì)構造中的拉伸應力引起的裂縫具有驚人的相似性。北愛爾蘭巨人堤道的玄武巖柱和加利福尼亞東部的魔鬼驛站。因此很有可能假設非洲象的皮膚裂縫是由皮膚收縮產(chǎn)生的。然而，瑞士團隊進行的計算機模擬表明，收縮會產(chǎn)生不均勻的裂縫分布，這些裂縫會在乳突上傳播，而真皮上的裂縫幾乎完全沿著波谷出現(xiàn)，拒絕了“收縮開裂”的假設。另一方面，

發(fā)育生物學的一個重點是描述異質(zhì)組織分化和生長如何通過全身的差異基因表達控制形式和形狀。然而，復雜的形態(tài)也可能出現(xiàn)由粘附組織層之間的不匹配生長引起的機械不穩(wěn)定性(褶皺，皺紋)。著名的例子是腸道的循環(huán)和大腦皮層的折疊。雖然裂縫是另一種類型的機械不穩(wěn)定性，但在非生物材料中是常見的，它在生物系統(tǒng)中普遍存在。幾年前，Milinkovitch的實驗室展示了鱷魚頭鱗片通過皮膚折疊形成的模式，它們的傳播動力和多邊形圖案形成類似于干燥泥漿中的裂縫。這里，

大象幫助理解人類病理學

非洲象角質(zhì)化表皮的增厚是由于其基部形成與其在皮膚表面脫落之間的不平衡。引人注目的是，瑞士團隊表現(xiàn)出非洲大象的正常皮膚形態(tài)與受尋常魚鱗病影響的人類之間的強烈相似性，這是一種常見的遺傳疾病(影響約250人中的1人)，已知會影響脫屑(脫落皮膚)和導致干燥，鱗狀皮膚。如果通過詳細的分子和細胞生物學比較驗證，這種等效性將在人類病理狀況和標志性的厚皮動物物種的皮膚之間形成顯著的聯(lián)系。“

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