Вчені з Великої Британії з’ясували, що під час руху джгутик сперматозоїда створює візерунки за принципом, який описав Алан Тюрінг понад 70 років тому. Дослідники також довели, що рухи хвоста сперматозоїда і формуванням візерунків у природі відбуваються за спорідненим принципом.
Група вчених із Брістольського університету (Велика Британія) під керівництвом біотехнолога Гермеса Блумфілда-Гаделья (Hermes Bloomfield-Gadelha) вирішила з’ясувати, чи існує зв’язок між хімічними закономірностями, що створюють візерунки, і тим, як рухаються хвости сперматозоїдів. Результати роботи опубліковані у журналі Nature Communications.
Рухи хвоста сперматозоїда
Математика руху джгутика сперматозоїда складна. Цей рух задають моторні білки, які трансформують хімічну енергію у механічну енергію руху. “Молекулярні мотори” приводять в дію комплекс крихітних мікротрубочок – аксонему. Це активне ядро джгутика, яке відповідає за рухливість сперматозоїдів. Їх плавання (рух) – результат складних взаємодій між аксонемою, моторними білками та навколишньою рідиною.
Рідке середовище, в якому переміщуються сперматозоїди, створює опір руху джгутика. Щоб обертальні рухи хвоста просували сперматозоїд уперед, деякі «хімічні фактори» мають досягти рівноваги.
Експеримент
Спочатку Блумфілд-Гаделья та його колеги визначили, наскільки сильно оточуюча рідина впливає на рух джгутика. Моделювання показало, що рідина з низькою в’язкістю, до якої “пристосовані” сперматозоїди, мало впливає на рух і форму джгутика.
Потім, використовуючи комбінацію математичних моделей та імітацій, вчені з’ясували, що “хвилястість” у рухах джгутиків сперматозоїдів виникає спонтанно, без впливу навколишнього середовища. Це означає, що хвіст має надійний механізм, що дозволяє плавати в рідинах з низькою в’язкістю.
Вчені припустили, що під час руху джгутик сперматозоїда створює візерунки через дві причини. Перша – хімічні реакції, які приводять у дію моторні білки. Друга — згинальний рух еластичного джгутика.
На думку британських дослідників, моторні білки породжують “сили”, що згинають хвіст. Якщо еластичний джгутик сперматозоїда зігнути і відпустити, він почне розгинатися доти, доки не досягне “рівноваги”. Іншими словами, згинальні та коливальні рухи поширюються вздовж джгутика, подібно до того, як крапля барвника поширюється в рідині, поки колір не стане “рівномірним”. Саме такий процес походить від математики Тюрінга.
Висновки вчених
Блумфілд-Гаделья пояснив, що результати дослідження його команди можна використовувати в майбутньому для вирішення проблем із фертильністю, пов’язаних з аномальним рухом джгутика. Також вони стануть у нагоді у створенні штучних м’язів і “живих матеріалів” — смарт-матеріалів нового покоління, які мають властивості живих організмів. Крім того, дадуть науковцям більше розуміння по те, як рухаються “ворсинки” клітин організму людини.
Зверніть увагу, раніше HUBZ повідомляв, що вчені виростили “майже ембріон” – зародок зі стовбурових клітин.
Ми любимо тексти без помилок. Але часом вони трапляються. Якщо ви знайшли помилку, будь ласка, виділіть фрагмент тексту та натисніть Ctrl+Enter.