Учёные обнаружили, как природа позволяет клеткам действовать разумно

Исследователи из Института фундаментальных наук (IBS) обнаружили паттерн движения по типу полёта Леви, когда живые клетки поглощают пищу. Когда питательные вещества транспортируются внутри клетки посредством так называемого активного эндосомального транспорта, наблюдается та же математическая модель движения, которой следуют многие животные при поиске пищи.

Полёт Леви, названный в честь французского математика Поля Леви, представляет собой смесь длинных траекторий и коротких случайных перемещений. Многочисленные короткие движения совершаются в небольшой области, а изредка происходит длинный «прыжок» в отдалённую область, где действие повторяется. Эта специфическая модель движения наблюдается у людей и животных.

Хотя учёные ранее изучали этот паттерн у людей и животных, обладающих интеллектом, данное исследование впервые выявило такую модель движения у молекулярных моторов.

Стив Грэник, директор Центра мягкой и живой материи IBS и один из авторов исследования, объяснил, почему это так интересно и важно: «Мы не хотели повторять то, что делали другие люди в прошлом. Было известно, что медузы, акулы, птицы и люди могут выполнять этот важный процесс (полёт Леви). Мы обнаружили, что даже молекулы без мозга могут делать то же самое. И мы раскрыли секрет того, как это достигается».

Молекулярные моторы отвечают за внутриклеточный транспорт многих грузов. Исследователи наблюдали, как эти моторы переносят груз (эндосому), двигаясь по микротрубочкам — внутриклеточной сети «автомагистралей».

Обнаруженное ими правило таково: когда молекулярные моторы переносят груз, их цель — найти пункт назначения. Они тщательно исследуют ближайшее окружение. Если пункт назначения не найден, они перемещаются дальше, повторяя действие, пока цель не будет достигнута. «Природа умнее нас. Она находит этот эффективный способ, чтобы сконструировать этот удивительный результат, не будучи разумной, без (использования какой-либо предсуществующей) памяти, и это экономит энергию», — добавил директор Грэник.

«Результаты нашего исследования могут помочь нам лучше понять наши клетки и то, как устроено наше тело, — продолжил он. — В Центре мягкой и живой материи IBS в Корее открытое нами правило даёт надежду на создание новых видов искусственных активных материалов».