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発生:腸管の成長と形態

Nature 476, 7358 doi: 10.1038/nature10277

発生中の脊椎動物の腸管は、体腔内へと伸長しながら、再現可能なループ状パターンを形成する。本研究では、発生学的な実験を行うことで他のモデルを排除し、腸管のループ状形態の形成が均一な等方性の力によって駆動されることを示す。この駆動力は、腸管とそれを繋留する背側腸間膜の相対的成長から生じるが、それはこれらの組織がそれぞれ異なる速度で成長するからである。それぞれ異なる力で引っ張られている柔軟なゴムチューブと柔らかいラテックスシートという構成部品を使って作った簡単な物理模型は、この機構に一致しており、同様のパターンが生み出される。我々は、腸管と腸間膜の測定可能な形状、弾性および相対的成長にのみ基づいて、腸が作るループの数とサイズ、形に対する数学理論と演算モデルを考案した。この理論による予測は、ニワトリ胚の発生の各段階における腸管ループの観察結果と定量的に一致した。また、このモデルは、ウズラ、フィンチ、マウスなど、さまざまな動物種で見られる異なる腸管ループ形成パターンの質的および量的な差異も説明しており、異なる成長度という巨視的レベルの単純な機構が、発生中の腸の形態を作り上げる仕組みを明らかにしている。

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