Ученые опубликовали "чертежи" развития позвоночных из одной клетки

Новая теория, названная геометрией эмбриона, объясняет, как сложное тело позвоночного (скелет, мышцы, нервная и сердечно-сосудистая системы) возникает из одной клетки в процессе развития и как эти системы эволюционировали. Теория — результат почти 20 лет работы команды исследователей и научных иллюстраторов.

Теория и сопровождающие её иллюстрации ("чертежи"), показывающие её применение к разным системам органов позвоночных, опубликованы в журнале Progress in Biophysics & Molecular Biology.

Согласно неодарвинизму, крупные эволюционные изменения — результат отбора случайных генетических мутаций. Однако некоторые исследователи считают, что эта теория не полностью объясняет появление радикально разных форм жизни и их сложность, особенно у позвоночных, таких как человек.

Геометрия эмбриона, разработанная командой из США, рассматривает сложность животных и тело позвоночных скорее как продукт механических сил и законов геометрии, а не исключительно результат случайных генетических мутаций.

"Мы надеемся, что теория геометрии эмбриона стимулирует дальнейшие исследования биологов разных специальностей", — прокомментировал старший автор Стюарт Пивар.

Анатомы давно предполагали, что сложность животных возникает во время эмбриогенеза, но, несмотря на детальное описание эмбриональных стадий, эволюция сложности организма и её проявление в индивидуальном развитии оставались загадочными процессами.

Исследователи показали, что эмбрион позвоночного может возникать из механической деформации бластулы — шара клеток, образующегося при делении оплодотворенной яйцеклетки. По мере пролиферации клеток шар увеличивается в объёме и площади поверхности, меняя свою геометрию. Теория постулирует, что бластула сохраняет геометрию исходных восьми клеток, образованных первыми тремя делениями яйцеклетки, которые определяют три оси тела позвоночного.

В статье представлены 24 схематические фигуры ("чертежи"), показывающие, как опорно-двигательная, сердечно-сосудистая, нервная и репродуктивная системы формируются через механическую деформацию геометрических паттернов. Эти иллюстрации объясняют, как тело позвоночного правдоподобно возникает из одной клетки как в эволюционном времени, так и в ходе индивидуального эмбриогенеза.

Авторы также завершили статью о происхождении формы цветка и плода, которую сейчас готовят к публикации.