У переміщеннях ембріональних і пухлинних клітин є щось, що робить їх схожими на зграї сарани і риб'ячі косяки.

Багато важливі біологічні процеси пов'язані з рухом клітин. Тут маються на увазі не м'язові скорочення і не помах виростами-ворсинками, а в буквальному сенсі переміщення клітини з місця на місце. Наприклад, здатність до самостійних рухів мають імунні клітини, що нишпорять в надрах тканин в пошуках патогенів. А під час зародкового розвитку клітини ембріона тільки і роблять, що рухаються з однієї його частини в іншу. Не будемо забувати і про пухлинних клітинах, які, переміщаючись, утворюють вторинні вогнища хвороби в нових органах.

Зріз через середній мозок курячого зародка; нервовий гребінець, або нервовий валик, утворюється зверху і з боків від замкнувшейся нервової трубки. (Фото The Journal of Cell Biology / Flickr.com.)

Поведінка деяких ракових клітин нагадує поведінку риб'ячих косяків. (Фото Amos Nachoum / Corbis.)

<

>

Зрозуміло, біологи давно досліджують механізми клітинного руху, але до сих пір найбільше уваги приділяли або одиночним клітинам, або тим, які фізично з'єднані один з одним і таким чином, як би взявшись за руки, кудись рухаються. В останні роки, однак, дослідники стали все частіше говорять про колективному поведінці поодиноких клітин, які пов'язані один з одним, рухаються самі по собі, але при тому знаходяться в колективі собі подібних і якось співвідносять свою поведінку з усією групою. І тут виявляються досить цікаві закономірності.

Наприклад, Роберто Майор (Roberto Mayor) з Університетського коледжу Лондона разом з колегами виявив, що деякі зародкові клітини поводяться подібно роїться сарані. Як відомо, у сарани є одиночна форма і стадна, коли комахи збираються в великі скупчення і відправляються мандрувати. При цьому поведінка кожної окремої особини в зграї підпорядковується певним правилам - скажімо, все тримаються на певній відстані один від одного.

Точно так само поводяться клітини нервового гребінця, або нервового валика, особливої ​​зародкової структури, що утворюється при розвитку нервової трубки. Клітини нервового гребінця надзвичайно активно мігрують і, розбігаючись по зародку, дають початок найрізноманітнішим тканин і органів: з них виходять хрящі лицьового черепа, частина мозкових оболонок, деякі клітини нервової системи і т. Д. Переміщаючись великими групами, вони уникають наближатися до своїх сусідів - просто тому, що на певній відстані включається контактна придушення здатності до руху. Тобто чим ближче клітина до товариша по групі, тим повільніше вона повзе, і тим більша ймовірність, що вона відштовхнеться від сусіда, змінить курс.

Це допомагає зберігати правильний напрямок руху: вибравши невірний шлях, відразу натикаєшся на кого-то другого, хто не дозволить тобі далі йти в неправильну сторону. Комп'ютерне моделювання показало, що в такому випадку велика група клітин буде дробитися на більш дрібні. Однак взаємне відштовхування - не єдина сила, керуюча поведінкою мігруючих клітин; крім відштовхування є ще і тяжіння. Клітка прагне наблизитися до іншої, що знаходиться від неї на порівняльному видаленні - таке тяжіння дозволяє йти слідом за лідером. Але, повторимо, при занадто сильному наближенні спрацює протилежна сила, і клітина сповільнить свій шлях.

Автори роботи, які зробили доповідь про рухомих клітинах на щорічній конференції Американського товариства клітинної біології, відзначають, що у зародка різні групи взаємодіючих клітин підкоряються тій чи іншій силі, тобто або тяжінню, або відштовхування. Виходить, що один різновид клітин намагається втекти від іншої, а інша її наздоганяє. В результаті вони добираються до потрібного місця, де зупиняють свій біг і починають формувати якусь структуру.

На тій же конференції було зроблено доповідь про поведінку клітин гліомной пухлини мозку. Гліоми формують характерні пальцеподібні виступи, і кожен такий пухлинної «палець» представляє собою групу 10-20 клітин. Нейробіолог Педро Ловенстейн (Pedro Lowenstein) з Мічиганського університету і математик Себастієн Мотч (Sebastien Motsch) з Університету штату Арізона створили віртуальну математичну модель пухлини, з якої стало зрозуміло, що гліома здатна складатися в вихреобразное або сферичні структури, або ж складатися в щось зразок застиглого потоку. Причому, що цікаво, вихори і потоки, утворені гліомнимі клітинами, були схожі на ті, які утворюють в море риб'ячі косяки. Очевидно, якісь базові закономірності руху індивідуумів в групі однакові як для тварин зграй, так і для клітин, і, можливо, деякі особливості міграції звірів, комах, риб і птахів цілком можна використовувати у вивченні онкологічних і ембріональних процесів.

У випадку з гліомою, однак, виявилася ще одна особливість: ті пухлинні клітини, які самі були більш-менш округлими, не прагнули до зміни місць, на відміну від своїх «колег» витягнутої форми. І якщо витягнуті клітини підселювали до круглих, то другі теж починали рухатися, формуючи ті самі клітинні потоки. Рухливі клітини робили пухлина більш убивчою: миші, у яких гліома не формувати жодних виступів і виростів, жили 200 днів, а ось ті, у кого гліомние клітини були схильні до руху, жили всього 50 днів. Так що тут є привід задуматися над тим, як створити засіб, яке робило б ракові клітини більш «сидячими».

за матеріалами ScienceNews .