Как эмбрионы на ранней стадии поддерживают свой размер

Исследователи из Гарвардской школы инженерных и прикладных наук (SEAS) и Европейской лаборатории молекулярной биологии (EMBL) выяснили, что эмбрионы поддерживают средний размер на ранних стадиях развития за счёт простого гидравлического давления.

Ключевой механизм:

• В процессе развития полость эмбриона (бластоциста) растёт, используя ионы для привлечения воды.
• По мере растяжения стенка полости становится тоньше, но жёстче, пока напряжение не достигает критического уровня.
• Затем оболочка из клеток разрывается, подобно воздушному шару.
• Однако, в отличие от шара, полость заживает сама и процесс повторяется.

Этот циклический процесс позволяет эмбриону поддерживать стабильный средний размер, определяемый средним значением между размером при разрыве и размером после заживления.

Экспериментальное подтверждение:

• С помощью микродатчика давления учёные измерили давление внутри полости.
• Максимальное напряжение (напряжение разрыва) определяет размер зрелых бластоцист.
• Эксперименты показали, что размер бластоцисты можно регулировать, воздействуя на биофизические процессы, связанные с проницаемостью клеточных контактов или сократимостью клеток.

Значение открытия:

Как отметил профессор Л. Махадеван, гидравлическое давление выступает в роли механического сигнала, координирующего клеточный ответ и самоорганизацию тканей. Это показывает, что силы на уровне ткани могут играть решающую роль в формировании размера эмбриона и клеточной судьбы.

Подобные гидравлические механизмы могут также играть ключевую роль в морфогенезе других заполненных жидкостью полостей в организме, таких как лёгкие, почки и уши.