دانشمندان دانشگاه ژنو سوئیس به سازوکاری ساده دست یافته‌اند که می‌تواند توضیح دهد موهای پستانداران چگونه با نظم مشخصی روی پوست رشد می‌کنند. یافته‌های این پژوهش نشان می‌دهد سلول‌ها با دنبال‌کردن پیام‌های شیمیایی و برقراری ارتباط با سلول‌های مجاور، می‌توانند الگوهای پیچیده فولیکول‌های مو را ایجاد کنند؛ بدون آنکه به یک نقشه دقیق و از پیش تعیین‌شده نیاز داشته باشند.
این مطالعه که نتایج آن در مجله علمی «مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم آمریکا» (PNAS) منتشر شده، نظریه‌ای قدیمی درباره شکل‌گیری فولیکول‌های مو را به چالش می‌کشد. پژوهشگران با استفاده از یک مدل ریاضی نشان داده‌اند که تعاملات ساده سلولی می‌تواند الگوهای متفاوت رشد مو را در گونه‌های مختلف پستانداران توضیح دهد.
فولیکول‌های مو پیش از تولد چگونه شکل می‌گیرند؟
مدت‌ها پیش از تولد یک پستاندار، پوست جنین فرایند تعیین محل رویش موها را آغاز می‌کند. فولیکول‌های مو در نقاط مشخصی از پوست شکل می‌گیرند و در کنار یکدیگر الگوهای هندسی منظمی می‌سازند. این الگوها در گونه‌های مختلف جانوری متفاوت‌اند و همین موضوع پرسشی مهم برای زیست‌شناسان ایجاد کرده است: چه عاملی تعیین می‌کند هر فولیکول در کدام نقطه از پوست شکل بگیرد؟
مو، پر و بسیاری از انواع پولک در مراحل اولیه رشد جنین از ساختارهای کوچکی به نام «پلاکود» (Placode) شکل می‌گیرند. این ساختارها نقاط آغازین تشکیل اندام‌های پوستی هستند و نحوه توزیع آن‌ها در پوست، الگوی نهایی پوشش بدن جانور را تعیین می‌کند.
پژوهشگران دانشگاه ژنو برای بررسی این فرایند، حرکت سلول‌ها در پاسخ به پیام‌های شیمیایی را مطالعه کردند. آن‌ها مدلی ساختند که توانست الگوهای شکل‌گیری فولیکول مو را در دو گونه پستاندار بازسازی کند.
نظریه قدیمی درباره تعیین محل رشد مو چه می‌گفت؟
یکی از نظریه‌های شناخته‌شده درباره شکل‌گیری فولیکول‌های مو، مدل «گسترش و القا» است. این نظریه که برای توضیح الگوی رشد مو در موش آزمایشگاهی به کار می‌رفت، بر این فرض استوار است که هر پلاکود پس از شکل‌گیری، ماده‌ای شیمیایی آزاد می‌کند که مانع ایجاد پلاکودهای جدید در فاصله نزدیک می‌شود.
بر اساس این مدل، با رشد و کشیده‌شدن پوست جنین، برخی نواحی از پلاکودهای قبلی فاصله می‌گیرند و از تأثیر ماده شیمیایی بازدارنده خارج می‌شوند. در نتیجه، امکان شکل‌گیری پلاکودهای تازه در این نقاط فراهم می‌شود و به‌تدریج الگویی منظم در سطح پوست به وجود می‌آید.
با وجود پذیرش گسترده این نظریه، هنوز مشخص نبود که آیا چنین سازوکاری می‌تواند تنوع الگوهای فولیکول مو در گونه‌های مختلف را به‌طور کامل توضیح دهد یا خیر.
کموتاکسی؛ سازوکار ساده حرکت سلول‌ها در پاسخ به مواد شیمیایی
گروه پژوهشی به سرپرستی آتاناسیا تزیکا، مدرس ارشد، و میشل میلینکوویچ، استاد گروه ژنتیک و تکامل دانشکده علوم دانشگاه ژنو، به جای تمرکز صرف بر مدل قدیمی، فرایندی به نام «کموتاکسی» (Chemotaxis) را بررسی کردند.
کموتاکسی به معنای حرکت سلول‌ها در واکنش به تفاوت غلظت مواد شیمیایی در محیط است. برای مثال، گلبول‌های سفید خون با استفاده از همین سازوکار می‌توانند به سمت محل التهاب حرکت کنند تا سیستم ایمنی در نقطه مورد نیاز فعال شود.
پژوهشگران در مدل ریاضی خود، حرکت سلول‌های متحرک در لایه درمیس پوست را شبیه‌سازی کردند. این سلول‌ها به پیام‌های شیمیایی جذب‌کننده‌ای واکنش نشان می‌دهند که از سوی اپیدرم، یعنی لایه بیرونی پوست، آزاد می‌شود. سپس رشد پوست جنین نیز وارد شبیه‌سازی شد تا مشخص شود آیا این تعاملات می‌توانند به شکل‌گیری تدریجی پلاکودها منجر شوند یا خیر.
نتایج مدل نشان داد که این فرایند قادر است الگوی رشد فولیکول‌های مو در موش آزمایشگاهی را بازسازی کند؛ حتی توالی شکل‌گیری فولیکول‌ها نیز با الگویی که پیش‌تر با نظریه گسترش و القا توضیح داده می‌شد، مطابقت داشت.
به گفته پژوهشگران، این یافته نشان می‌دهد برای تعیین محل شکل‌گیری هر پلاکود لزوماً به یک سامانه پیچیده از دستورهای جداگانه نیاز نیست و ساختارهای منظم می‌توانند از تعاملات محلی سلول‌ها و پیام‌های شیمیایی پدید بیایند.
آزمایش روی موش خاردار؛ یک الگوی متفاوت از رشد فولیکول
پژوهشگران برای بررسی توانایی مدل خود در توضیح الگوهای متفاوت، سراغ موش خاردار (Acomys dimidiatus) رفتند. فولیکول‌های موی این جوندگان برخلاف موش‌های آزمایشگاهی، آرایشی بسیار منظم و جهت‌دار دارند؛ الگویی که با نظریه سنتی گسترش و القا به‌سادگی قابل توضیح نیست.
تیم تحقیقاتی با استفاده از اطلاعات تجربی به‌دست‌آمده از تصاویر سه‌بعدی پوست جنین، شبیه‌سازی را متناسب با ویژگی‌های زیست‌شیمیایی و شیوه رشد پوست این گونه تنظیم کرد.
نتایج نشان داد همان سازوکار پایه، یعنی حرکت سلول‌ها در واکنش به پیام‌های شیمیایی، می‌تواند الگوی منظم فولیکول‌های موش خاردار را نیز بازسازی کند. تفاوت میان آرایش فولیکول‌ها در دو گونه، به تفاوت در تعاملات سلولی، ویژگی‌های شیمیایی و نحوه رشد پوست نسبت داده شد؛ نه لزوماً به وجود دو سازوکار کاملاً متفاوت.
اهمیت کشف جدید برای شناخت الگوهای زیستی
این پژوهش می‌تواند به توضیح یکی از ویژگی‌های مهم طبیعت کمک کند: چگونه فرایندهای ساده در مقیاس سلولی، ساختارهایی پیچیده و متنوع ایجاد می‌کنند؟ بر اساس نتایج مطالعه، تفاوت در نحوه تعامل سلول‌ها و واکنش آن‌ها به پیام‌های شیمیایی می‌تواند به شکل‌گیری الگوهای متفاوت در گونه‌های جانوری منجر شود.
این دیدگاه تنها به رشد مو محدود نیست. ساختارهایی مانند پر و بسیاری از انواع پولک نیز در مراحل جنینی از پلاکودها شکل می‌گیرند. بنابراین، بررسی سازوکارهای خودسازمان‌دهی سلولی می‌تواند به درک بهتر چگونگی شکل‌گیری ساختارهای پوستی و تنوع آن‌ها در جریان تکامل کمک کند.
آتاناسیا تزیکا در جمع‌بندی این پژوهش تأکید کرده است که تعاملات ساده سلولی می‌توانند تنوع چشمگیر ساختارهای بافتی را در طول تکامل ایجاد کنند. بر این اساس، تفاوت میان گونه‌ها ممکن است نه از دستورالعمل‌های کاملاً جداگانه، بلکه از تغییر در نحوه تعامل سلول‌ها و پیام‌های شیمیایی ناشی شود.
جزئیات انتشار پژوهش
این مطالعه با عنوان «خودسازمان‌دهی کموتاکتیکی، پویایی الگوی شکل‌گیری فولیکول مو در پستانداران را توضیح می‌دهد» در سال ۲۰۲۶ در مجله PNAS منتشر شده است.
نویسندگان پژوهش عبارت‌اند از محامت ابراهیمی، ابراهیم جهان‌بخش، آتاناسیا سی. تزیکا و میشل سی. میلینکوویچ. این تحقیق در گروه ژنتیک و تکامل دانشگاه ژنو انجام شده و بر نقش حرکت سلول‌ها و پیام‌های شیمیایی در شکل‌گیری الگوهای فولیکول مو تمرکز دارد.
