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(xué)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(chǎn)生，仍然是一個謎。

當(dāng)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(fù)雜器官形狀的出現(xiàn)方式一直是一個挑戰(zhàn)。但是，科學(xué)家現(xiàn)在已經(jīng)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(xué)機(jī)械生物學(xué)研究所(MBI)的科學(xué)家們已經(jīng)弄清了斑馬魚胚胎的子宮肌節(jié)中“ V”型形成背后的科學(xué)。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(jīng)提供服務(wù)的一組肌肉，可以驅(qū)動魚的左右游泳運(yùn)動。最初，每個未來發(fā)展的肌節(jié)段都是立方體的。但是，經(jīng)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(xì)胞分辨率對發(fā)育中的斑馬魚肌節(jié)進(jìn)行了成像，對成像數(shù)據(jù)進(jìn)行了定量分析，然后將其擬合到生物物理模型中。這導(dǎo)致了在魚類發(fā)育過程中引導(dǎo)人字形形成的某些物理機(jī)制。

科學(xué)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(guān)，例如神經(jīng)管，脊索，皮膚和腹側(cè)組織。它們與這些各種組織的連接強(qiáng)度在肌節(jié)形成的不同點(diǎn)改變。結(jié)果，在組織上產(chǎn)生了多種摩擦測量。隨著新的切片將肌節(jié)向前推進(jìn)，這促使肌節(jié)組織中出現(xiàn)淺“ U”形。

未來的肌組中的細(xì)胞隨著形成肌肉纖維而開始伸長?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，這種轉(zhuǎn)變過程會在軀體組織內(nèi)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(xiàng)研究，MBI科學(xué)家展示了細(xì)胞形態(tài)與機(jī)械相互作用之間精心平衡的相互作用如何驅(qū)動發(fā)育過程中復(fù)雜形狀的出現(xiàn)。