Раскрытие тайн биологических часов: $14 млн от DARPA
Помимо механических часов, управляющих нашим распорядком дня, у всех живых существ есть внутренние биологические часы. Они регулируют практически все функции организма: от суточных ритмов и метаболизма до роста, развития и гибели клеток.
Учёные знают, что эти часы скоординированы, но не понимают, как именно. Благодаря гранту в $14 млн от DARPA (Агентства перспективных оборонных исследовательских проектов США), команда биологов и математиков из Университета Дьюка и других вузов займётся изучением этих "природных часов".
"Биологические системы обладают удивительными способностями к отсчёту времени", — говорит ведущий исследователь проекта, математик из Дьюка Джон Харер.
Цель проекта — "разобрать" разнообразные биологические часы в клетках, чтобы понять, как работают их отдельные компоненты и как они взаимодействуют друг с другом. Учёные уже изучали циркадные ритмы, клеточный цикл и метаболические процессы по отдельности. Однако остаётся загадкой, как эти процессы связаны между собой и подчиняются ли они универсальным правилам.
В рамках проекта соберутся ведущие мировые эксперты по:
- Клеточному циклу
- Циркадным часам
- Метаболизму дрожжей
- Росту корней растений
- Пульсирующим процессам у бактерий
Их задача — деконструировать молекулярные и генетические ритмы, поддерживающие жизнь этих организмов.
Ключевые задачи исследования
- Идентифицировать конкретные гены, которые включают и выключают каждый тип биологических часов, и сигналы, которые эти гены посылают.
- Определить роль каждого гена в работе часов и понять, может ли он служить индикатором текущей "фазы" этих часов (например, указывать на "шесть утра" или "шесть вечера" по внутреннему времени организма).
Потенциальные применения
Если учёным удастся изолировать гены, молекулы и сигналы разных биологических часов, это откроет пути для их контроля и "починки" в случае поломки. Это позволит:
- Лучше понимать и управлять конкретными группами клеток и организмов.
- Объяснить такие наблюдения, как связь между нарушениями сна и раком.
- Регулировать биологические часы солдат: быстрее восстанавливаться после джетлага или замедлять метаболизм после травмы.
- Улучшить системы передачи и расшифровки коммуникационных сигналов, изучив, как клетки обмениваются сигналами времени в условиях "шума".
У команды Харера есть четыре года, чтобы исследовать разнообразные ритмы жизни. В итоге DARPA ожидает, что учёные создадут нечто вроде нотной записи для ритмов жизни, которую затем можно будет использовать для идентификации часов у ранее не изученных организмов.