Биофизики раскрыли механизм открывания рта у гидры

Биологи и физики из Калифорнийского университета в Сан-Диего детально изучили динамический процесс, который позволяет крошечному пресноводному животному — гидре — открывать и закрывать рот.

Их исследование, опубликованное в Biophysical Journal, не только решает давнюю загадку о том, как гидра питается, но и демонстрирует возможность изучения сложных явлений в живом организме с помощью относительно простой физики.

"Гидра — настолько простой организм, что позволяет проводить контролируемые воздействия и количественные измерения в естественном контексте", — пояснила руководитель исследования Ева-Мария С. Коллинз.

Ключевое открытие: растяжение, а не перестройка клеток

Ранее считалось, что для открытия рта гидра должна "перестроить" клетки между щупальцами. Однако с помощью трансгенных гидр, клетки которых были помечены флуоресцентными белками, учёные впервые провели визуализацию этого процесса in vivo.

Оказалось, что гидра полностью открывает рот всего за ~60 секунд. Анализ показал, что это происходит не за счёт перестройки клеток, а благодаря их драматическому упругому растяжению.

Механизм и регуляция

• Движущая сила: Открытие рта обеспечивают радиально ориентированные сократительные элементы — мионемы в эктодермальных клетках, которые действуют как мышцы. Это подтвердил эксперимент с хлоридом магния (миорелаксантом), который блокировал открывание.
• Контроль процесса: Отдельные гидры могут открывать рот на разную величину (площадь отверстия может различаться в 10 раз). Однако относительная скорость открытия остаётся постоянной, что указывает на контроль со стороны нервной системы.

Значение исследования

Простота гидры и её способность к регенерации позволяют использовать эту модель для изучения фундаментальных процессов:

• Формирование тканей
• Пространственная организация организма (паттернинг)

Работа показывает, как количественные физические методы можно применять для решения биологических вопросов в живом организме.