动物的胚胎首先看起来像空心球。然后入侵会出现在发育的不同阶段，这将引起人体的结构(大脑，消化道等)。根据一个可以追溯到一个多世纪以前的假设，屈曲可能是引发内陷的主要机制-屈曲是一个描述受压材料横向变形的术语。

尽管这种解释长期以来一直得到生物学家的支持，但是它从未得到过正式的证明，主要是因为测量所涉及的微小力的难度(如果不是不可能的话)。日内瓦大学(UNIGE)的多学科科学家团队进行的一项研究终于填补了这一空白。这次巡回演出发表在《发展细胞》杂志上，这要归功于生物实验，分析理论物理学和计算机仿真专家之间的长期合作。

UNIGE科学学院生物化学系教授AurélienRoux开始说：“支撑我们工作的基本问题是找出如何塑造细胞组织。”

观察胚胎发育使得描述几种起作用的机制成为可能。其中之一是根尖收缩：在细胞自身协同变形的作用下(其“顶点”收紧而其“基部”松弛)，胚胎表面的局部曲率。

这种机制绝对不足以解释在胚泡发育过程中(胚胎的早期阶段之一)主要入侵的现象。”

AurélienRoux，UNIGE理学院生物化学系教授

一个世纪前，生物学家认为屈曲是产生这些深折的物理机制。压平纸张并将两个相对的边缘放在一起时，会观察到相同的现象：纸张的中间抬起。对于胚胎来说，横向力来自细胞，当细胞增殖时，它们会在表面施加越来越大的压力。而且，该表面被限制在卵黄质的包膜中，尽管它是弹性的，但可以防止任何空间膨胀。

由于对该现象的描述非常有说服力，并且自然界中的类推比较多，因此该解释很容易在生物学家社区中达成共识。长期以来，人们一直无法测量出胚胎表面的作用力，以验证其是否确实是屈曲问题(服从材料物理学的著名定律)，而不是另一种机制。

尽管如此，热衷于提供定量现象证据的日内瓦科学家进行了一项长期研究。生物化学系研究员Anastasiya Trushko和Roux教授设法制造出了具有天然卵黄素所有物理特性的小信封。他们还成功地在内表面上生长了由一百个细胞组成的单分子层。这些直径小于半毫米的小型模型在实验室条件下得到了完美控制，并用于在体外再现内陷现象并在显微镜下进行研究。特别地，由于人工胚胎的包膜厚度的微小变化而确定了所涉及的力。

同时，UNIGE生物化学和理论物理系的研究员兼教授Carles Blanch-Mercader和Karsten Kruse使用这些测量结果表明，人造胚胎的强度和形状之间的关系符合屈曲的预期。借助材料物理方程，他们能够从细胞组织中提取宏观机械参数，例如其刚度。

最后，为了将这些宏观特征与细胞水平的生物学过程联系起来，Aziza Merzouki和Bastien Chopard(分别是UNIGE计算机科学系的研究员和教授)通过计算机模拟了胚胎的发育，并将其视为一组独立的单元格。Bastien解释说：“ IT方法为观察通常无法访问的现象的某些方面提供了独特的可能性。” “然后我们可以详细跟踪屈曲的时间演变，并且最重要的是，了解细胞水平的生物学过程(增殖，收缩)如何改变组织的机械参数。”

反复往返

三位研究人员及其团队之间进行了无数次往返，以确定所使用的众多参数的正确值，从而使三种方法得出的结果相同，即尽可能接近实际情况。到达那里花了六年的艰苦工作。

鲁克斯教授总结说：“通过尽可能精确地量化屈曲，我们能够证明这是解释胚胎内陷形成的潜在机制，”他补充说：“可能还有其他机制，例如根尖收缩，开始折叠，然后屈曲加重它，直到最终获得预期的结果。”