Перетягивание каната – это чуть ли не самая древняя игра в мировой истории. Уже давно известно, что клетки пользуются схожим принципом при делении.
И вот теперь исследователи из университета Токио (University of Tokyo) охарактеризовали и измерили силы, которые задействуют амёбы в процессе этой естественной "игры".
Авторы исследования Хирокадзу Танимото (Hirokazu Tanimoto) и Масаки Сано (Masaki Sano) занимались изучением процесса деления слизевиков (Dictyostelium discoideum). Большую часть времени эти микроорганизмы проводят в виде одиночных почвенных амёб, однако при определённых условиях они образуют подвижные агрегаты, а затем многоклеточные плодовые тела сложного строения.
Интересно, что слизевики практически не изменились за миллиарды лет эволюции. Именно поэтому D. discoideum являются одними из важных модельных организмов, которые активно используются в клеточной биологии, генетике и эволюционной биологии.
На их примере в динамике изучаются многие клеточные процессы, включая межклеточную коммуникацию, клеточную дифференцировку (узкая специализация клеток), клеточную моторику, а также такое явление, как апоптоз (программируемый процесс самоликвидации клеток) и, разумеется, деление.
Общеизвестно, что для передвижения амёбы, в том числе и слизевики, используют крошечные выросты своего тела или ложноножки. Для начала, исследователям было необходимо разобраться, какое усилие затрачивает микроорганизм для перемещения по плоской поверхности.
Учёные поместили амёбу на подложку из очень пластичного материала со встроенными флуоресцентными гранулами. Такая основа легко поддаётся деформации даже при самом слабом воздействии. Наблюдение за одноклеточными организмами осуществляли с помощью двухканального конфокального микроскопа.
В итоге по величине деформации подложки исследователи смогли оценить силу растяжения ложноножек, необходимую для передвижения амёбы. Её величина составила 10 наноньютонов.
Но действительно важное открытие ожидало учёных при углублении в механику процесса деления D. discoideum. Оказалось, что характер сил и точки их приложения здесь динамично меняются. А на последней стадии деления сила растяжения ложноножек и образовавшегося межклеточного моста удваивается по сравнению с обычной двигательной активностью, описанной выше.
Учёные объясняют это явление тем, что в процессе деления клетка использует свои псевдоконечности для растягивания себя в противоположных направлениях, фактически играя в перетягивание каната сама с собой. Как отмечает Танимото, прикладываемое при этом усилие в 100 миллиардов раз меньше, чем аналогичное при игре человека.
Статья японских исследователей готовится к печати, позднее её можно будет увидеть в журнале Physical Review Letters.
В конце хотелось бы отметить, что сейчас изучению модельных организмов уделяется огромное внимание. Учёные уверены, что открытые при их исследовании закономерности могут оказаться свойственны и другим живым существам, в том числе и человеку.
