Гравитация: закон природы, действующий даже на клетки

Традиционное объяснение микроскопического размера клеток (в среднем 10 микрон) сводилось к трудностям снабжения их питательными веществами. Однако исследование биоинженеров Принстона Марины Ферик и Клиффа Брангвинна, опубликованное в Nature Cell Biology, указывает на возможную роль гравитации в ограничении размера клеток.

Учёные изучали механику клеточного ядра на гигантских яйцеклетках африканской шпорцевой лягушки (Xenopus laevis). Ядро такой яйцеклетки больше большинства человеческих клеток.

Управление безмембранными компартментами

Внутри ядра существуют тысячи безмембранных компартментов, например, ядерные тельца. Это каплевидные структуры из РНК и белков, подобные каплям уксуса в масле — они сливаются при контакте. Однако, в отличие от уксуса, они не стекаются в один большой пул на дне ядра.

Ранее было установлено, что этому препятствует актиновая сеть (цитоскелет), не дающая тельцам укрупняться.

Измерение силы гравитации и прочности сети

Чтобы измерить силу гравитации, действующую на ядерные тельца, и сопротивление актиновой сети, исследователи вводили в ядро крошечную магнитную бусину и прикладывали к ней известную силу с помощью магнита.

Было обнаружено, что актиновая сеть в ядре мягче желе, но, как и желе, возвращается к исходной форме после воздействия. Она удерживает ядерные тельца подобно кусочкам фруктов в желе. Однако под возрастающей силой ядерное "желе" проявляет сдвиговое упрочнение — неньютоновское свойство, при котором жидкость становится более вязкой. Вероятно, это защищает ядро.

При достаточно высокой силе актиновая сеть разрушается и теряет способность удерживать тельца.

Это указывает, что механические свойства актина тонко настроены для противодействия силе гравитации, одновременно обеспечивая гибкость и жёсткость, необходимые для жизнедеятельности клеточного ядра.