Ученые из Геттингенского института динамики биологических сетей (CIDBN) обнаружили, что во время внутриутробного развития клетки кожи эмбриона способны «ощущать» движения друг друга и синхронизировать с ними свои собственные перемещения. Этот процесс напоминает работу слуховой системы и обеспечивает более слаженное формирование тканей. Результаты исследования опубликованы в журнале Current Biology.
В исследовании использовались инструменты из областей нейробиологии, генетики, физики и изучения слуха. Ученые установили, что в тонком слое эпидермиса клетки реагируют на микродвижения соседей, что позволяет им двигаться более согласованно и «натягивать» ткань сильнее. Если эту чувствительность нарушить, процесс формирования тканей замедляется или вовсе останавливается.
«Мы проанализировали в сто раз больше пар клеток, чем в предыдущих работах. Это дало возможность впервые зафиксировать столь тонкие и хрупкие взаимодействия», — объясняет Маттиас Херинг, один из авторов исследования.
Исследователи предполагают, что за общение клеток отвечают те же белки, что усиливают звук в ухе человека. В слуховой системе они преобразуют колебания в нервные сигналы, реагируя на движения в масштабе атомов.
«Такие белки могли появиться еще у общих одноклеточных предков с грибами, но их разнообразные функции раскрылись только у животных», — комментирует Фред Вольф, директор института.
Хотя исследование не объясняет, каким образом именно активируются эти молекулярные «сенсоры» в эмбрионе, оно открывает перспективы для медицины и бионики. Понимание того, как клетки координируют свои движения, может привести к новым подходам в выращивании тканей, коррекции врожденных пороков и создании чувствительных мягких роботов.
Ранее ученые выяснили, как эмбрионы сами управляют своей формой.