Эмбриональные клетки используют те же белки, что и клетки слуха, из-за общего эволюционного происхождения

Исследователи из Института динамики биологических сетей (CIDBN) в Гёттингене, Института динамики и самоорганизации им. Макса Планка и Марбургского университета обнаружили новый механизм координации поведения эмбриональных клеток. Он задействует молекулярные механизмы, ранее известные только из процесса слуха. Результаты опубликованы в Current Biology.

Ключевое открытие

• В тонких слоях кожи эмбриона клетки регистрируют движения соседних клеток и синхронизируют с ними свои собственные крошечные движения.
• Благодаря этому группы соседних клеток тянут с большей силой.
• Эти тонкие механические силы — самые быстрые сигналы, распространяющиеся по эмбриональной ткани, что обеспечивает быструю и гибкую координацию.
• При генетическом "отключении" способности клеток "слышать" друг друга развитие ткани нарушалось или полностью прекращалось.

Методы и подтверждение

• Использован междисциплинарный подход: методы генетики развития, исследований мозга, слуха и теоретической физики.
• Применение ИИ и компьютерного анализа позволило изучить примерно в 100 раз больше пар клеток, чем раньше, обеспечив высокую точность результатов.
• Компьютерные модели показали, что "шепот" между соседними клетками создает сплетенную хореографию всей ткани и защищает её от внешних сил.
• Эти эффекты подтверждены видеозаписями эмбрионального развития и экспериментами.

Связь со слухом и эволюция

• Обнаруженные механизмы известны из работы волосковых клеток внутреннего уха, которые преобразуют звуковые волны в нервные сигналы.
• Чувствительность обеспечивают специальные белки, преобразующие механические силы в электрические токи.
• Эволюционное происхождение этих силочувствительных ионных каналов, вероятно, лежит у одноклеточных предков, общих с грибами и существовавших до появления животных.
• Разнообразие этого типа белков возникло уже с эволюцией первых животных.
• Первоначальная функция этих клеточных "наномашин" могла заключаться в восприятии сил внутри организма, а не внешнего мира, как при слухе.