Ssylka

Клетки в Minecraft

Ученые разработали способ исследовать точные 3D-модели биологических клеток в популярной игре, назвав этот инструмент "CraftCells: A Window into Biological Cells". Пользователям предлагается детально познакомиться со строением бактерий, дрожжевых клеток и клеток человека, перемещаясь по виртуальному миру и наблюдая наномасштабные структуры без необходимости обладать внушительными вычислительными ресурсами.
Клетки в Minecraft
Изображение носит иллюстративный характер

Проект возглавлен профессором химии и физики Университета Иллинойса в Урбана-Шампейне Зайдой (Зан) Ласей-Шультен. В работе участвуют профессор биоинженерии Стивен Боппарт и профессор биоинженерии Рохит Бхаргава, занимающий должность директора Центра по изучению рака в Иллинойсе. Ключевой вклад внесли аспирант Кевин Тан, постдокторанты Зейн Торнбург и Сет Кенкел, а основным автором исследования выступил аспирант по биофизике Тянью У.

Все описанные результаты представлены в журнале The Biophysicist, а их фундамент основан на многолетних исследованиях, где за последнее десятилетие осуществлялось создание 3D- и 4D-моделей клеток. Разработчики стремятся к тому, чтобы каждый по-настоящему ощутил организацию клеточных структур в пространстве, выходя за рамки статичных изображений в учебниках.

Ранее существовавшие программы NAMD и VMD, также созданные в Иллинойсе, уже способны обрабатывать системы с миллионами атомов, но они требуют колоссальных ресурсов. Теперь же CraftCells предоставляет каждому возможность "прогуляться" по клетке, проникать сквозь мембраны органелл, исследовать цитоплазму и наблюдать распределение жизненно важных компонентов.

Инструмент доступен бесплатно на GitHub ( ) и совместим с Minecraft Java, Bedrock и Education. Все масштабируется до уровня 1–100 нанометров на каждый 3D-пиксель, что даёт возможность замечать даже мельчайшие детали клеточной структуры. Игроки могут включать и выключать отдельные элементы — белки, ДНК или мембраны — и тем самым целенаправленно изучать нужные сегменты.

Созданы модели дрожжевой клетки, эпителиальных клеток груди (как здоровых, так и раковых) и минимально жизнеспособной бактериальной клетки с удалёнными несущественными генами. У бактерии нет ядра, а ДНК располагается прямо в цитоплазме. В клетках рака груди заметны более вытянутая форма и увеличенные ядрышки — признак, часто связанный с агрессивностью опухоли.

Вычурные инструменты и стандартное "оружие" Minecraft переработаны для наглядных научных экспериментов, позволяя понять, как активные формулы (например, реактивные формы кислорода) могут влиять на ткани. Особый аттракцион организован в бактериальной клетке, где золотистые ленты олицетворяют волокна ДНК, а красные структуры представляют белки цитоплазмы, по которым можно путешествовать, будто в увлекательном "американском горке".

"Я посвятила последние 10 лет своей жизни созданию представлений трёх измерений пространства плюс времени в моделях и 4D-симуляциях клеток," — отмечает Ласей-Шультен, указывая на важность полного погружения для студентов и учёных. "В настоящее время нет реального способа для широкой публики получить такое трёхмерное представление биологических клеток," — говорит Кевин Тан. "Мы узнали из программы VMD, что крайне необходимо рассматривать систему в трёх измерениях, чтобы всё было логично," — добавляет Зейн Торнбург, подчёркивая уникальность новой разработки.

Разработчики планируют расширять функционал, чтобы отображать различные состояния клетки, например, процесс проникновения лекарств или изменения в дрожжевых клетках при выработке этанола. Исследования финансируются и проводятся при поддержке Национального научного фонда (NSF) в Центре квантитативной клеточной биологии при Институте Бекмана в Университете Иллинойса, где профессора Ласей-Шультен, Боппарт и Бхаргава также продолжают изучать новые возможности 3D-визуализации.


Новое на сайте

18590Является ли ИИ-архитектура, имитирующая мозг, недостающим звеном на пути к AGI? 18589Как Operation Endgame нанесла сокрушительный удар по глобальной киберпреступности? 18588Кибервойна на скорости машин: почему защита должна стать автоматической к 2026 году 18587Как одна ошибка в коде открыла для хакеров 54 000 файрволов WatchGuard? 18586Криптовалютный червь: как десятки тысяч фейковых пакетов наводнили npm 18585Портативный звук JBL по рекордно низкой цене 18584Воин-крокодил триаса: находка в Бразилии связала континенты 18583Опиум как повседневность древнего Египта 18582Двойной удар по лекарственно-устойчивой малярии 18581Почему взрыв массивной звезды асимметричен в первые мгновения? 18580Почему самые удобные для поиска жизни звезды оказались наиболее враждебными? 18579Смертоносные вспышки красных карликов угрожают обитаемым мирам 18578Почему самый активный подводный вулкан тихого океана заставил ученых пересмотреть дату... 18577Вспышка на солнце сорвала запуск ракеты New Glenn к Марсу 18576Как фишинг-платформа Lighthouse заработала миллиард долларов и почему Google подала на...