魚有各種形狀，大小，顏色和樣式。盡管存在如此令人難以置信的多樣性，但世界上各種魚類都具有共同的特征-肉中的“ V”型，例如鮭魚和金槍魚。從遺傳學上講，這種模式在大多數(shù)魚類的肌肉排列中都可以觀察到。這種通用的“ V”模式如何產生，仍然是一個謎。

當器官通過固有的生物物理過程形成時，它們需要大規(guī)模的組織變形。在開發(fā)階段，了解復雜器官形狀的出現(xiàn)方式一直是一個挑戰(zhàn)。但是，科學家現(xiàn)在已經找到一種方法，可以在確定生物體形式時解釋各種生物物理作用力。

美國國立大學機械生物學研究所(MBI)的科學家們已經弄清了斑馬魚胚胎的子宮肌節(jié)中“ V”型形成背后的科學。這些“ V”型也稱為人字形，常見于魚的游泳肌肉中。子宮肌節(jié)是由脊髓神經提供服務的一組肌肉，可以驅動魚的左右游泳運動。最初，每個未來發(fā)展的肌節(jié)段都是立方體的。但是，經過五個小時，它會變形為尖銳的“ V”形。

為了發(fā)現(xiàn)這種變形是如何發(fā)生的，該小組使用了各種系統(tǒng)的組合。首先以單細胞分辨率對發(fā)育中的斑馬魚肌節(jié)進行了成像，對成像數(shù)據進行了定量分析，然后將其擬合到生物物理模型中。這導致了在魚類發(fā)育過程中引導人字形形成的某些物理機制。

科學家觀察到，發(fā)育中的同位素在物理上與其他胚胎組織相關，例如神經管，脊索，皮膚和腹側組織。它們與這些各種組織的連接強度在肌節(jié)形成的不同點改變。結果，在組織上產生了多種摩擦測量。隨著新的切片將肌節(jié)向前推進，這促使肌節(jié)組織中出現(xiàn)淺“ U”形。

未來的肌組中的細胞隨著形成肌肉纖維而開始伸長。科學家發(fā)現(xiàn)，這種轉變過程會在軀體組織內沿特定方向生成一個主動的，不均勻的力，從而形成“ U”形，并銳化為特征性的“ V”形人字形。通過這項研究，MBI科學家展示了細胞形態(tài)與機械相互作用之間精心平衡的相互作用如何驅動發(fā)育過程中復雜形狀的出現(xiàn)。