Ученые увидели выворачивание вольвокса в 3D

Ученые из Кембриджа впервые получили 3D-видео, зафиксировавшее процесс «выворачивания» колонии вольвокса в момент созревания. Этот процесс оказался близок процессу гаструляции у эмбрионов многих животных, приводящему к возникновению внутренних полостей и дифференциации тканей организма. Статья будет опубликована сегодня в журнале Physical Review Letters, а с кратким ее содержанием можно ознакомиться в пресс-релизе на сайте университета.

Вольвокс — колониальный организм, принадлежащий отделу Chlorophyta, зеленых водорослей. Он знаком большинству по школьному курсу биологии. Дочерние колонии вольвокса образуются прямо внутри материнских. На первом этапе дочерные колонии формируется таким образом, что жгутики каждой клетки оказываются направлены внутрь сферы. Затем происходит ряд процессов, приводящих к выворачиванию этой сферы наизнанку, жгутиками наружу.

Для фиксации видео авторы использовали метод флуоресцентной микроскопии, который позволил не только увидеть сам процесс, но и построить его трехмерную модель. В ходе «выворачивания» вольвокс сначала принимает форму, похожую на гриб, выгибаясь внутрь, а затем, после крестообразного разрыва в «шляпке» буквально выворачивается наружу — все это происходит на протяжение примерно одного часа. Эти превращения близки к происходящим в эмбрионах животных, за исключением разрыва. 

Полученные данные дали ученым возможность создать механическую модель того, как происходит процесс «выворачивания». Оказалось, что лишь одновременное сжатие в одной из полусфер колонии (формирующей «ножку» «гриба») и растяжение в другой могут привести к наблюдаемой форме переходного состояния. По словам авторов, эта механическая модель может идентифицировать, деформации каких клеток необходимы для гаструляции, а какие вызваны внутренними причинами, что даст лучшее понимание эмбрионального развития.

Именно после выгибания многоклеточного эмбриона в форму, напоминающую чашу, происходит формирование внутренних полостей тела, необходимых для дальнейшего развития большинства организмов. Из клеток, попавших во внешнюю часть «чаши» формируется эктодерма, внутренней – эндодерма, а мезодерма образуется из клеток, находящихся между ними. Весь этот процесс в целом и называется гаструляцией.