Биология

Записаны волны, возникающие на поверхности яйцеклетки после оплодотворения

David M. Phillips/Science Source/Getty Images

Исследователи из Массачусетского технологического института детально изучили характер волн, образующихся на поверхности яйцеклеток морских звезд после их оплодотворения. Результаты работы авторы опубликовали в статье журнала Nature Physics.

При оплодотворении яйцеклетки почти любого вида на ее поверхности создаются вибрации — волны. Эти волны генерируются миллиардами активированных белков, которые проходят через мембрану клетки подобно потокам крошечных частиц, сигнализируя о начале деления яйцеклетки. Предыдущие исследования показали, что оплодотворение яйцеклетки тут же активирует внутри нее белок Rho-GTP, который обычно плавает в цитоплазме в неактивном состоянии. После этого миллиарды белков из цитоплазмы прикрепляются к мембране клетки и начинают «извиваться», создавая волны.

В новой работе американские физики решили получить более полную картинку этих волн. В каждую яйцеклетку они вводили белок Rho-GTP, чтобы имитировать начало оплодотворения, а затем регистрировали возникающие в ответ на воздействие колебания на ее поверхности. Ученые заметили, что каждая волна возникает в виде спирали и что на поверхности клетки одновременно могут закручиваться несколько таких спиралей. Некоторые из них спонтанно появлялись и закручивались в противоположных направлениях, в то время как другие сталкивались лоб в лоб и сразу исчезали.

Поведение этих закрученных волн, по словам исследователей, похоже на волны в квантовых жидкостях, атмосферных потоках и океанах, а также электрические сигналы, распространяющиеся через сердце и мозг. В своей работе ученые сначала получили черно-белые видеозаписи каждой из 10 яйцеклеток, на которых были видны колебания, распространяющиеся по их поверхности. Чем ярче область в волне, тем выше концентрация Rho-GTP в ней. Для каждого видео физики сравнивали яркость изображения на каждом пикселе и использовали эти данные для создания анимации движения волн.

Анализируя видеоролики, ученые заметили, что волны, казалось, распространялись наружу в виде крошечных спиралей. Исследователи проследили происхождение каждой волны до ядра спирали, которое они назвали «топологическим дефектом». Затем авторы провели статистический анализ, чтобы определить, как быстро определенные дефекты перемещались по поверхности яйцеклетки и как часто появлялись, сталкивались и исчезали спирали. И тогда физики увидели, что волны на поверхности яйца были такими же, как наблюдаемые в других более крупных и, казалось бы, далеких от живых организмов системах.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.