Sötvattenplanerare, finns runt om i världen och allmänt känd som "plattmaskar, "är kända för sin regenerativa förmåga. Genom en process som kallas" fission, "Planärer kan reproducera aseksuellt genom att helt enkelt riva sig i två delar - ett huvud och en svans - som sedan fortsätter att bilda två nya maskar inom ungefär en vecka.

När, var och hur denna process utvecklas har förblivit ett pussel i århundraden på grund av svårigheten att studera klyvning. Men nu, ett team av University of California San Diego forskare ger en ny biomekanisk förklaring i Förfaranden från National Academy of Sciences ( PNAS ).

Planärer är notoriskt svåra att studera. De gillar inte att bli bevakade under klyvning, som främst händer i mörkret och stannar vid minsta störning. Eftersom klyvning inte sker ofta - ungefär en gång i månaden för vissa arter - krävs kontinuerliga videoinspelningar för att fånga planärer i akten för att studera detaljerna om dess förnyelse.

För att förstå var och hur klyvning sker i den planariska arten Dugesia japonica , forskarna använde en blandning av time-lapse videoinspelningar, känsliga dragmätningar, statistisk analys av hundratals divisioner och matematisk modellering.

Eva-Maria Collins, docent vid Institutionen för fysik och sektion för cell- och utvecklingsbiologi, och hennes kollegor kunde förutsäga var planar fission uppstår baserat på dess anatomi samt förklara hur processen sker med en relativt enkel mekanisk modell.

"Före vårt arbete, ingen visste var och hur planarna delar sig, "sa Collins." Faktum är att den sista fördjupade studien av klyvning kom fram till att där klyvning sker är oförutsägbart. Våra resultat, visar att det kan förutses, därför helt ändra vårt sätt att tänka på klyvning. "

I tidigare fynd, Collins och hennes kollegor visade att där en planarisk delning bestämmer den relativa storleken på de två avkommorna och därmed deras chanser att överleva och framtida reproduktion. Det kan också vara viktigt för att förstå hur denna form av asexuell reproduktion kan ge upphov till mångfald i en befolkning utan sexuell reproduktion.

Som beskrivs i PNAS studie, laget fann att klyvning alltid sker i tre steg:midjebildning, pulsering och bristning. Midjebildning är nyckeln till klyvningsmekanik genom att skapa en lokal, tvärsnittssvaghet. Sedan, förlängning och sammandragning av pulser orsakar så småningom bristning i midjan. En gång spräckt, de två bitarna växer tillbaka saknade strukturer genom en stor pool av stamceller, som är centrala för planarnas förmåga att regenerera. Hur stamcellerna fördelas mellan de två avkommorna är fortfarande okänt och är länken mellan den nya studiens resultat och pågående forskning i Collins lab om utvecklingen av asexuellt reproducerande arter.

Michael Faraday, betraktas som en av världens största forskare på grund av hans fysik- och kemiinsatser, var enligt uppgift fascinerad av planär fission. De invecklade kraven för att studera maskarna kan ha hindrat den berömda 1800 -talets fysiker från att helt dechiffrera processen.

Collins sa att hon ville förstå hur planär fission fungerade första gången hon såg bilder av processen för många år sedan.

"Ibland ser du helt enkelt något i naturen och vill förstå hur det fungerar, " Hon sa, lovordar bidrag från förste författaren Paul Malinowski och tredje författaren Kelson Kaj, som var fysikstudenter vid UC San Diego under forskningen.