Большинство животных, включая человека, обладают внешней билатеральной симметрией. Однако, если заглянуть внутрь, то картина меняется: сердце, печень, желудок – все эти органы расположены асимметрично. Долгое время ученых занимал вопрос: когда же начинается эта внутренняя лево-правая асимметрия?
Считалось, что «неправильность» закладывается на самых ранних этапах развития эмбриона, в процессе гаструляции. Гаструляция – это период, когда крошечный эмбрион разделяется на две части, и именно тогда начинает проявляться внутренняя асимметрия, формирующая расположение органов. Но до недавнего времени механизмы и точное время возникновения этой асимметрии оставались загадкой.
Группа исследователей под руководством Вивека Пракаша (Vivek Prakash), доцента физики из Колледжа искусств и наук Университета Майами, специализирующегося на биофизике, решила пролить свет на этот вопрос. В команду вошли Шубхам Синха (Shubham Sinha), аспирант лаборатории Пракаша, Риеко Асаи (Rieko Asai) из Университета Кумамото в Японии и профессор Такаши Микава (Takashi Mikawa) из Калифорнийского университета в Сан-Франциско.
Как отмечает Вивек Пракаш, «Если вы посмотрите на наши внутренности, мы не симметричны... Вопрос, на который мы хотели ответить, заключается в том, когда начинается эта асимметрия?». Он добавляет, что движение клеток – это важный физический процесс, и их исследование показало, что движения клеток демонстрируют лево-правую асимметрию в эмбрионах цыплят. Это стало большим прорывом, так как долгие годы считалось, что за возникновение асимметрии отвечают гены.
Для изучения этого процесса ученые использовали эмбрионы цыплят. С помощью флуоресцентных микроскопов и видеозаписей в режиме реального времени (примерно 10 часов движения клеток, сжатые до 10 секунд) они наблюдали и количественно оценивали движение клеток в десятках эмбрионов.
Ключевым открытием стало то, что физические движения клеток в эмбрионах демонстрируют лево-правую асимметрию. Это противоречило устоявшемуся мнению, что асимметрию инициируют прежде всего генетические факторы. Исследователи обнаружили, что клетки движутся по кругу от центра эмбриона, причем эти движения более выражены с правой стороны, чем с левой. Количественные измерения скорости движения клеток подтвердили эту асимметрию.
«Наша работа раскрывает важные сведения о решающем этапе раннего развития животных, которые могут дать важное понимание происхождения лево-правой асимметрии», – подчеркивает Шубхам Синха.
Результаты этого исследования, опубликованные в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), имеют большое значение для понимания развития не только цыплят, но и других животных, включая человека. Они помогают прояснить, как возникает лево-правая асимметрия во время гаструляции у людей, мышей и, возможно, других животных. Более того, как утверждает Вивек Пракаш, это открытие важно для лучшего понимания гаструляции человека и мыши в будущем, а также возникновения врожденных дефектов у животных.
Изображение носит иллюстративный характер
Считалось, что «неправильность» закладывается на самых ранних этапах развития эмбриона, в процессе гаструляции. Гаструляция – это период, когда крошечный эмбрион разделяется на две части, и именно тогда начинает проявляться внутренняя асимметрия, формирующая расположение органов. Но до недавнего времени механизмы и точное время возникновения этой асимметрии оставались загадкой.
Группа исследователей под руководством Вивека Пракаша (Vivek Prakash), доцента физики из Колледжа искусств и наук Университета Майами, специализирующегося на биофизике, решила пролить свет на этот вопрос. В команду вошли Шубхам Синха (Shubham Sinha), аспирант лаборатории Пракаша, Риеко Асаи (Rieko Asai) из Университета Кумамото в Японии и профессор Такаши Микава (Takashi Mikawa) из Калифорнийского университета в Сан-Франциско.
Как отмечает Вивек Пракаш, «Если вы посмотрите на наши внутренности, мы не симметричны... Вопрос, на который мы хотели ответить, заключается в том, когда начинается эта асимметрия?». Он добавляет, что движение клеток – это важный физический процесс, и их исследование показало, что движения клеток демонстрируют лево-правую асимметрию в эмбрионах цыплят. Это стало большим прорывом, так как долгие годы считалось, что за возникновение асимметрии отвечают гены.
Для изучения этого процесса ученые использовали эмбрионы цыплят. С помощью флуоресцентных микроскопов и видеозаписей в режиме реального времени (примерно 10 часов движения клеток, сжатые до 10 секунд) они наблюдали и количественно оценивали движение клеток в десятках эмбрионов.
Ключевым открытием стало то, что физические движения клеток в эмбрионах демонстрируют лево-правую асимметрию. Это противоречило устоявшемуся мнению, что асимметрию инициируют прежде всего генетические факторы. Исследователи обнаружили, что клетки движутся по кругу от центра эмбриона, причем эти движения более выражены с правой стороны, чем с левой. Количественные измерения скорости движения клеток подтвердили эту асимметрию.
«Наша работа раскрывает важные сведения о решающем этапе раннего развития животных, которые могут дать важное понимание происхождения лево-правой асимметрии», – подчеркивает Шубхам Синха.
Результаты этого исследования, опубликованные в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), имеют большое значение для понимания развития не только цыплят, но и других животных, включая человека. Они помогают прояснить, как возникает лево-правая асимметрия во время гаструляции у людей, мышей и, возможно, других животных. Более того, как утверждает Вивек Пракаш, это открытие важно для лучшего понимания гаструляции человека и мыши в будущем, а также возникновения врожденных дефектов у животных.
