Каждый человек, как и любой сложный организм, начинается с одной клетки, которая бесчисленное количество раз делится. Тысячи клеток координируются, двигаются и воздействуют друг на друга механически, пока зародыш обретает форму. Ученые из Геттингенского института динамики биологических сетей (CIDBN), Института динамики и самоорганизации Макса Планка и Марбургского университета обнаружили новый способ, которым клетки эмбриона согласовывают свои действия. Оказалось, они используют молекулярные механизмы, которые раньше были известны только в слухе.

Результаты опубликованы в издании Current Biology.

Исследователи применили необычный подход, объединив методы генетики, нейробиологии, физики и изучения слуха. Они выяснили, что в тонких слоях кожи клетки «чувствуют» движения соседей и синхронизируют с ними свои крошечные перемещения. Благодаря этому группы клеток тянут сильнее и слаженнее. Если же лишить клетки способности „слышать“ друг друга, развитие ткани замедляется или вовсе останавливается.

Компьютерные модели показали, что такое «перешептывание» между клетками создает слаженный танец всей ткани и защищает ее от внешних воздействий. Видеозаписи эмбрионального развития подтвердили этот эффект.

Мы проанализировали в сто раз больше пар клеток, чем раньше, — говорит Маттиас Херинг, соавтор исследования. — Это дало нам точность, чтобы разобраться в хрупких взаимодействиях.

Механизм, который здесь обнаружили, раньше находили только в ухе: волосковые клетки преобразуют колебания звука в нервные сигналы. Они реагируют на движения в масштабе атомных диаметров. Те же белки, что усиливают слух, оказались важны и для эмбриона. Возможно, их изначальная роль — чувствовать силы внутри организма, а не снаружи.

Фред Вольф, директор CIDBN, предполагает, что такие белки появились еще у одноклеточных предков, общих с грибами. Но разнообразие их функций раскрылось только у животных.

Открытие может помочь:

• В регенеративной медицине — если понять, как клетки координируются, можно улучшить методы выращивания тканей.
• В лечении врожденных патологий — сбои в механике клеток могут приводить к порокам развития.
• В бионике — принципы клеточной синхронизации пригодятся для создания мягких роботов.

Исследование не объясняет, как именно «слуховые» белки активируются в эмбрионе. В ухе их работу запускает звук, а здесь — неизвестный пока механизм. Без этого картина неполная.

Ранее ученые нашли способ починить сломанный ген, лишающий людей слуха.