Самоорганизация живой материи

Учёные умы на протяжении тысячелетий задавались вопросом, как из двух слившихся половых клеток происходит формирование взрослого организма

Где и каким образом записан чертёж развития тела? Всё, что находится в геноме оплодотворённой яйцеклетки – это только гены, просто кодирующие белки. И пытаться найти там чертежи построения мозга, лёгких или сердца подобно поискам чёрной кошки в тёмной комнате, где её никогда не было.

Клетки создают структуры, взаимодействуя друг с другом.

Для этого они используют три основных режима передачи сигналов:

• химический,

• механический,

• электрический.

Последний присущ большинству клеток и считается наиболее полезным «рычагом управления» для экспериментов в регенеративной медицине и синтетической морфологии. Когда учёные активировали ключевой ген Notch, формирование мозга было нарушено. Однако они смогли восстановить его развитие, изменив напряжение мембран соседних клеток – биоэлектрический импульс отменил сигналы, идущие от генов, что позволило продолжить правильное развитие органа.

В генах клеток нет и никогда не было чертежей сосудистой сети. В процессе развития плода группа клеток может быть отрезана от обогащённой кислородом крови, и они начинают выделять химические вещества, заставляющие своих соседей развиваться в сосудообразующие клетки. Сосуды образуются, что называется «по требованию», по аналогии с автобусными маршрутами, проложенными для транспорта людей в новые районы города.

Поразительный пример «общего видения» своего развития можно найти у примитивных плоских червей, называемых планариями. Если отрезать кусочек от планарии, она отрастит ровно те ткани, которые были удалены, ни больше ни меньше. Даже небольшая часть планарии способна переродиться в полноценного червя с типичными формой и пропорциями. По-видимому, это происходит из-за способности регенерирующих клеток «читать» общий план тела: заглядывать в него целиком, спрашивать, чего не хватает и соответствующим образом адаптироваться, чтобы сохранить целостность организма.

Учёные полагают, что эта информация доставляется клеткам посредством биоэлектрических сигналов. Когда исследователи экспериментировали с кусочками планарий, чтобы изменить их состояние, регенерирующие клетки создавали неожиданные анатомические структуры — например, червей с головами на каждом конце.

Такой регенеративный потенциал имеется у амфибий – они могут отращивать ампутированные конечности и хвосты.

Для этого необходимо наличие у клеток двух свойств возможности развиваться в несколько типов тканей (кожа, мышцы, кости), и эти ткани должны спонтанно правильным образом организовываться. Земноводные как раз имеют запас таких универсальных клеток для ремонтных работ – они называются стволовыми клетками. К сожалению, у млекопитающих и человека способность к полной регенерации утрачена, но сегодня учёные активно ищут способы её восстановления.

Полный текст статьи можно прочитать здесь

Другие публикации автора на канале Дзен Intellectus