Многоклеточные организмы создают сложные трехмерные формы, складывая свои эпителиальные слои. Хотя этот процесс во время эмбрионального развития изучен, его эволюционные истоки и возможности искусственного воспроизведения остаются загадкой.
Лаборатория биоинженера Ману Пракаша в Стэнфорде, изучая плакозоев из Красного моря, открыла ранее не известный механизм складчатости тканей. Эти плоские микроскопические животные, не имеющие мозга и нервной системы, способны совершать точные и сложные преобразования формы. Исследование, результаты которого опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, показывает, что ключевую роль в этом процессе играют реснички — волосоподобные структуры на поверхности клеток. Ранее их основная функция связывалась с движением, но теперь обнаружена их способность изменять архитектуру тканей.
Наблюдая за тем, как реснички плакозоев, двигаясь по поверхностям, запускают складывание, аспирантка Шарлотта Бреннон и Пракаш предложили новую концепцию в эволюционной биологии. Они предполагают, что подобные простые физические принципы, напоминающие искусство оригами, могли лежать в основе формирования сложных структур у первых многоклеточных животных сотни миллионов лет назад.
Работа не только проливает свет на эволюцию формы, но и дает важное понимание процессов развития тканей. Эти механизмы актуальны для изучения формирования складок головного мозга или смыкания тканей на этапах эмбрионального развития. Для наглядности ученые создали покадровый видеофильм, иллюстрирующий процесс складывания животного на бумажной модели.
Ранее немецкие исследователи обнаружили, что способность клеток прочно прикрепляться к поверхностям, основанная на белке талин, возникла задолго до появления первых многоклеточных животных.
