Разнообразие внутри и снаружи: как разные типы клеток координируют перестройку мышц во время метаморфоза дрозофилы
Исследователи из Университета Осаки, Токийского университета, Университета Тохоку и Университета будущего Хакодате выяснили, как разнородные клетки совместно работают для масштабных изменений в организме плодовой мушки (Drosophila). Результаты опубликованы в PLOS Computational Biology в статье "Dual-purpose dynamics emerge from a heterogeneous cell population in Drosophila metamorphosis".
Ключевые игроки в перестройке мышц
Во время критической куколочной стадии происходит разрушение личиночных мышц. В этом процессе задействованы:
- Сарколиты — фрагменты мышц.
- Гемоциты — иммунные клетки, которые поглощают эти фрагменты.
- Клетки жирового тела — обеспечивают структуру.
Методы исследования
Ученые совместили два подхода:
- Современная микроскопия в реальном времени для отслеживания движения разнородных клеток.
- Вычислительная модель, оценивающая факторы, влияющие на ремоделирование мышц.
Основные результаты
- Движение сарколитов: сначала быстрое, затем замедляется с переходом к упорядоченному расположению.
- Роль клеток жирового тела: помогают создать структуру и обеспечить правильное расстояние между сарколитами.
- Гетерогенность гемоцитов: клетки значительно различались по скорости движения и количеству поворотов.
- Необходимость всех трех типов клеток: компьютерная модель показала, что присутствие всех типов клеток необходимо для правильного перераспределения сарколитов.
- Комбинация стратегий движения гемоцитов: сочетание клеток, движущихся по сложной траектории, и клеток, движущихся по прямой, повышает стабильность новой структуры.
Вывод
Гетерогенность как внутри одного типа клеток, так и между разными типами критически важна для достижения двух целей в развитии мышц дрозофилы:
- Быстрое перераспределение сарколитов.
- Точное размещение этих клеток в новый структурный порядок.
Потенциальное применение
Полученные данные могут быть применены в робототехнике. Как отмечает старший автор доктор Такеши Кано, гетерогенные рои роботов могут быть более эффективны при выполнении многозадачности, что лучше соответствует реальным условиям, чем группы идентичных роботов.