Реснички используют разные моторы для разных задач

Реснички — короткие волосоподобные волокна — широко распространены в природе. Одноклеточные инфузории-туфельки (Paramecium) используют один набор ресничек для передвижения, а другой — для сметания питательных веществ в ротовую борозду. Исследователи из Брауновского университета обнаружили, что эти два набора ресничек работают с разной скоростью при изменении вязкости окружающей среды. Это указывает на разные молекулярные моторы, приводящие их в движение, что может помочь объяснить, как реснички стали использоваться для столь многих различных задач в природе.

Ключевое открытие

• Впервые показано наличие двух разных моторных режимов ресничек в одной клетке (у инфузории-туфельки).
• Реснички для плавания значительно замедляются с ростом вязкости: при её удвоении их движение замедляется примерно вдвое.
• Реснички ротовой борозды почти не замедляются: при увеличении вязкости в 7 раз по сравнению с водой они замедлились лишь на ~20%.
• Морфологически реснички идентичны, значит, разница в поведении обусловлена различиями в молекулярных моторах, которые ими управляют.

Методология

Исследователи манипулировали вязкостью жидкости, в которой плавали инфузории, увеличивая её до 7 раз по сравнению с водой. Поведение ресничек фиксировалось с помощью мощных микроскопов и высокоскоростных камер.

Значение и перспективы

• Открытие позволяет сравнивать два типа моторов в одной клетке, чтобы выяснить, чем обусловлены различия: разными молекулами, их концентрацией или другими факторами.
• Это может помочь понять молекулярные механизмы, благодаря которым реснички стали «высоко консервативным органоидом», выполняющим широкий спектр функций у разных организмов.
• Для дальнейших исследований физики привлекли биолога Аниту Циммерман. Планируется изучение инфузорий под воздействием различных химических веществ и потоков.

Публикация: Biophysical Journal, 7 января 2014 года.