Крошечный корень растения толщиной не больше человеческого волоса, увеличенный в сотни раз по мере его роста под микроскопом, на таймлапс-видео может показаться кометой или падающей звездой. Исследователи из Университета Дьюка снимают такие фильмы, наблюдая за стволовыми клетками у кончика корня и делая снимки, как они делятся и размножаются с течением времени, используя технику под названием световая листовая микроскопия. Такая работа позволяет не просто наблюдать за спектаклем растущих корней в первом ряду. Наблюдая за тем, как клетки делятся в ответ на определенные химические сигналы, команда находит новые подсказки о том, как стволовые клетки выбирают один путь развития, а не другой. Исследование также может указать на новые способы предотвращения неправильного деления стволовых клеток, как это происходит при раке и других заболеваниях. Последние результаты работы команды опубликованы в журнале Nature. По словам доцента Кара Винтер, работа затрагивает фундаментальный вопрос биологии: как клетки приобретают свою идентичность? Другими словами, откуда берутся все те типы клеток, из которых состоит организм? Как и человеческое тело состоит из множества различных типов клеток — в мозге, мышцах, костях и других местах, так и растения содержат различные типы клеток, специализирующиеся на разных задачах. Будь то корни, ветви, цветы или листья, практически все ткани растения происходят из небольших групп неспециализированных стволовых клеток, которые производят новые клетки путем деления. Каждый раз, когда стволовая клетка делится, перед ней встает выбор: она может либо произвести две новые стволовые клетки, подобные себе, либо создать одну копию себя плюс одну клетку, которая станет Именно последний процесс, известный как асимметричное деление, порождает огромное количество типов клеток, необходимых для формирования сложных организмов, таких как растение или человек. Тогда возникает очевидный вопрос: как делящиеся стволовые клетки выбирают именно такой путь, а не другой? Этот вопрос занимал Уинтера и его соавтора Пабло Шекели (оба работают в лаборатории покойного биолога Филипа Бенфи из Дьюка), когда они наблюдали за многодневным ростом корней у Arabidopsis thaliana, веретенообразного представителя семейства горчичных. Исследователи сосредоточились на двух ключевых регуляторах деления клеток арабидопсиса — белках под названием short-root и scarecrow, которые вместе стимулируют делящиеся клетки корня переключаться. Пометив эти белки светящимися флуоресцентными метками, ученые смогли отслеживать их активность и влияние на делящиеся стволовые клетки в режиме реального времени. Световая листовая микроскопия позволила им заглянуть внутрь полупрозрачных тканей корней на 50 часов, не причинив им вреда. Вопреки предыдущим прогнозам, исследователи показали, что даже низких уровней этих белков, присутствующих на ранних стадиях превращения одной клетки в две, достаточно, чтобы запустить переключение на асимметричное деление.
По словам исследователей, полученные результаты имеют значение для людей и других живых существ. Хотя растения и животные разошлись более миллиарда лет назад, они унаследовали один и тот же базовый набор молекулярных инструментов, включая многие гены, которые необходимы для функционирования клеток. Те же гены, которые регулируют деление клеток у таких растений, как арабидопсис, выполняют аналогичную работу у животных, включая человека. Предыдущие исследования показывают, что при нарушении асимметричного деления клетки могут размножаться бесконтрольно и образовывать опухоли.
09.02.2024 |
Биосфера
Journal of the AChemSociety: Синтетика вызывает хаос в первичном бульоне | |
Наше тело состоит из триллионов различных... |
Evolution: Островные летучие мыши одного вида эволюционируют по-разному | |
Исследователь из Мельбурнского университе... |
ACS Nano: Зубы нутрий и бобров помогут ученым вывести формулу совершенной эмали | |
Болтливые белки, очаровательные нутрии и ... |
New Phytologist: Сети прожилок на листьях появились 201 млн лет назад | |
По мнению исследовательской группы под ру... |
GBE: ДНК древних пингвинов Адели выявило повторы возрастом сотни миллионов лет | |
Микросателлиты — ценный инструмент ... |
Current Biology: У бенгальских кошек в ДНК лишь несколько процентов от леопарда | |
Если вы задаетесь вопросом, кому принадле... |
Science: Облик будущих партнеров запечатлен у бабочек Heliconius в генах | |
Тропические бабочки Heliconius хорошо известны... |
BioDesign Research: Для производства каротиноидов разработали специальные дрожжи | |
Более 90% коммерчески доступных каротиноидов п... |
Познакомьтесь со странной амфибией, которая выкармливает своих детенышей молоком | |
Некоторые цецилии выкармливают своих детенышей... |
Nature Neuroscience: Ученые доказали, что терпение приносит свои плоды | |
В новом исследовании неврологи показали, как&n... |
Ecology: Японские медведи в поисках пищи разоряют лесопосадки | |
Бурые медведи, добывающие пищу на полуост... |
FEARC: Археологи используют фундук для реконструкции древних лесных массивов | |
Если бы мы могли встать на мест... |
Геномы бабочек и мотыльков практически не изменились за 250 млн лет эволюции | |
Самый обширный анализ такого рода показывает, ... |
Гигантские антарктические морские пауки удивили всех отношением к потомству | |
Размножение гигантских морских пауков в А... |
Ученые намерены глубже понять жизнь на Земле благодаря имиджеомике | |
Имиджеомика, новая область науки, за посл... |
Palaeontology: Древнейшая ископаемая рептилия из Альп оказалась подделкой | |
Окаменелость возрастом 280 млн лет, котор... |
Nature: Стволовые клетки растений подскажут, как развивается рак | |
Крошечный корень растения толщиной не бол... |
Nature: Как плодовые мушки управляют навигационной системой мозга | |
Когда мы идем по улице, у нас&n... |
Переселенные овсянки со временем разучивают все песни, необходимые для выживания | |
Птенцы певчих птиц, переселенные в рамках... |
Animal Behaviour: Козы по голосу определяют, злой хозяин или добрый | |
Козы могут отличить счастливого человека от&nb... |
Маленькие-то какие хорошенькие! Ученые впервые увидели новорожденную белую акулу | |
Вы удивитесь, но большие белые акулы, сов... |
Current Biology: Сумчатая мышь из Австралии жертвует сном ради секса | |
Всем живым существам необходим сон. Когда люди... |
Scientific Reports: Перья у динозавров могли появиться как средство запугивания | |
Небольшие всеядные и насекомоядные диноза... |
СПбГУ: Вот почему сальмонелла по-разному заражает животных, насекомых и растения | |
Ученые СПбГУ с коллегами провели исследов... |
FEM: Ученые предлагают сушить живые деревья ради сохранения биоразнообразия | |
Экологам давно известно, что мертвые дере... |
EEH: Ученые призвали не игнорировать влияние кожного микробиома на здоровье | |
Эпидермальные микроорганизмы, жизненно важные ... |
Royal Society Open Science: Ученые выяснили, как акулы-молотилки лупят хвостом | |
Подобно Индиане Джонсу с его хлыстом... |
Current Biology: Одомашнивание растений влияет на их микробиом | |
Новое исследование, проведенное под руков... |
Journal of the Geological Society: В окаменелостях нашли ключевые следы эволюции | |
Исследование, проведенное под руководство... |
Current Biology: Созданы дрожжи, питающиеся светом | |
Возможно, вы знаете дрожжи как орган... |