Каким образом гигантские сперматозоиды плодовых мушек избегают хаоса в замкнутом пространстве?

Самцы плодовой мушки, или Drosophila melanogaster, сталкиваются с уникальной проблемой хранения своего генетического материала. Внутри их семенных пузырьков, мешочков размером не больше кончика тонкого пера, содержатся тысячи сперматозоидов. Каждый из этих сперматозоидов имеет длину около 1,8 миллиметра, что сопоставимо с длиной самой мушки.
Каким образом гигантские сперматозоиды плодовых мушек избегают хаоса в замкнутом пространстве?
Изображение носит иллюстративный характер

Задача поддержания порядка в такой системе сложнее, чем попытка распутать «карман, полный проводов от наушников», с той лишь разницей, что эти «провода» находятся в постоянном движении. Эта биологическая загадка была решена командой исследователей из Института Флэтайрон в Нью-Йорке.

Количественный биолог Жасмин Имран Альсус и прикладной математик Майкл Шелли обнаружили, что сперматозоиды самоорганизуются в упорядоченную структуру, известную как «живой жидкий кристалл». Этот материал обладает свойствами как кристалла, так и жидкости: он имеет строгую внутреннюю организацию, но при этом способен течь.

Согласно исследованию, опубликованному 23 июля на , сперматозоиды выстраиваются в плотные ряды и начинают скользить друг мимо друга в противоположных направлениях. Эти упорядоченные пути могут «извиваться, подобно завиткам отпечатка пальца», создавая сложный, но предсказуемый поток внутри крошечного мешочка.

Механизм, предотвращающий спутывание, основан на чистой физике. «Вечно бьющиеся хвосты» сперматозоидов непрерывно толкают и отталкиваются от своих соседей. Это постоянное взаимное давление заставляет каждую клетку вытягиваться в прямую линию, «словно сваренные спагетти». Именно это выпрямление не позволяет им образовывать узлы.

Данная стратегия организации имеет критическое значение для репродуктивного успеха плодовой мушки. Если бы сперматозоиды сбились в «узловатый» или «спутанный комок», их передача самке для оплодотворения стала бы невозможной. Таким образом, формирование живого жидкого кристалла является обязательным условием для фертильности вида.

Для подтверждения своей гипотезы ученые применили комплексный подход. Они использовали трехмерную микроскопию для визуализации живых сперматозоидов в семенных пузырьках, разработали математическое описание их движения, смоделировали этот процесс на компьютере и, наконец, подтвердили свои выводы в ходе лабораторных экспериментов с живыми клетками.


Новое на сайте

20066[b]Фотосинтез в глазах мышей: возможно ли это без превращения в растение?[/b] 20065[b]СПКЯ стало СПМЯ: почему переименование болезни, затрагивающей миллионы женщин, заняло... 20064[b]Почему великая пирамида Гизы пережила все землетрясения за 4500 лет[/b] 20063[b]Генетика Homo erectus: что зубная эмаль рассказала о наших предках[/b] 20062[b]Кости в бухте эребус: что кости моряков Франклина рассказывают спустя полтора века[/b] 20061[b]Крупнейший плавучий ветрогенератор в мире: Китай испытывает установку у берегов... 20060[b]Карие глаза младенца стали индиго после лечения от COVID-19[/b] 20058[b]Почему серебряная чаша с Афиной пролежала в немецком лесу две тысячи лет?[/b] 20057[b]Дыра в атмосфере солнца: вспышка достигла пика и может зажечь полярное сияние[/b] 20056[b]Динго возрастом 950 лет: кто и зачем кормил могилу животного сотни лет?[/b] 20055[b]Томоэ гозэн: женщина-самурай, которая существовала на самом деле[/b] 20054[b]Что видели астронавты «Аполлона-12» над лунным горизонтом?[/b] 20053[b]Восковой блокнот на латыни и шёлковая туалетная бумага: кто посещал средневековый... 20052[b]Хантавирус на борту: 41 человек под наблюдением после рейса MV Hondius[/b]
Ссылка