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

19521Банковский троян VENON на Rust атакует Бразилию с помощью девяти техник обхода защиты 19520Бонобо агрессивны не меньше шимпанзе, но всё решают самки 19519Почему 600-килограммовый зонд NASA падает на Землю из-за солнечной активности? 19518«Липовый календарь»: как расписание превращает работников в расходный материал 19517Вредоносные Rust-пакеты и ИИ-бот крадут секреты разработчиков через CI/CD-пайплайны 19516Как хакеры за 72 часа превратили npm-пакет в ключ от целого облака AWS 19515Как WebDAV-диск и поддельная капча помогают обойти антивирус? 19514Могут ли простые числа скрываться внутри чёрных дыр? 19513Метеорит пробил крышу дома в Германии — откуда взялся огненный шар над Европой? 19512Уязвимости LeakyLooker в Google Looker Studio открывали доступ к чужим базам данных 19511Почему тысячи серверов оказываются открытой дверью для хакеров, хотя могли бы ею не быть? 19510Как исследователи за четыре минуты заставили ИИ-браузер Perplexity Comet попасться на... 19509Может ли женщина без влагалища и шейки матки зачать ребёнка естественным путём? 19508Зачем учёные из Вены создали QR-код, который невозможно увидеть без электронного... 19507Девять уязвимостей CrackArmor позволяют получить root-доступ через модуль безопасности...
Ссылка