Биология — наука о живых организмах — порой, надо признать, несколько упрощенно понимает мир. В зависимости от того, как рассматривать организм, легко упустить из виду важные взаимосвязи. Микроскопы позволяют рассмотреть мельчайшие детали тела, вскрытие помогло идентифицировать различные органы, а рентгеновские лучи могут показать общую картину внутренних систем.
Но до сих пор было сложно понять, как живые клетки взаимодействуют между этими системами, которые традиционно изучались изолированно, хотя в конечном итоге наш организм функционирует как единое целое.
Теперь учёные выяснили, как наблюдать за взаимодействием клеток из разных частей тела. Результаты их исследования опубликованы в журнале Nature.
«Эта работа объединяет два фундаментальных масштаба биологии — клеточный и организменный — так что теперь мы можем заполнить пробел в наблюдаемости», — говорит нейробиолог-вычислитель Вирджини Рюттен, разработавшая эту методику вместе с командой из Института медицинских исследований Говарда Хьюза в США. «Некоторые действительно базовые свойства просто отсутствовали, потому что изучать клеточные реакции в больших масштабах было очень сложно».
Новая методика визуализации, получившая название WHOLISTIC (WHole-Organism Live-Imaging System for recording Tissue and IntraCellular activity), позволяет фиксировать клеточную активность по всему организму с точностью до секунды.
На данный момент Рюттен и его команда использовали эту технику для визуализации сигналов в реальном времени у животных, обладающих естественной прозрачностью: сначала на личинках данио-рерио, а затем на другом виде пресноводных рыб, Danionella cerebrum, которые остаются прозрачными во взрослом возрасте.
Обе эти рыбы являются важными модельными организмами в научных исследованиях.
Возможность наблюдать за тем, как клетки в их организмах взаимодействуют между различными системами органов, может помочь ученым понять, как работают аналогичные системы и в нашем собственном организме.
Кальций — это практически универсальный сигнал, используемый клетками для общения друг с другом. Он участвует во всевозможных биологических процессах. Он помогает мышцам сокращаться и синапсам активироваться; он имеет решающее значение на начальном этапе жизни, когда происходит оплодотворение половых клеток, и на заключительном этапе, когда клетки запрограммированы на гибель.
Методика WHOLISTIC использует генную инженерию, чтобы заставить почти каждую клетку организма экспрессировать флуоресцентные кальциевые сенсоры. Эти сенсоры буквально загораются, когда изменяется уровень кальция в клетках.
«Мы знаем, что в процессе эволюции появились функционирующие организмы, но эволюции было все равно, было ли решение принято в префронтальной коре головного мозга или в связи между стволом головного мозга и мочевым пузырем», — говорит нейробиолог Миша Аренс, в лаборатории которого проводилось это исследование. «Теперь это позволяет объединить все эти области — физиологию, нейробиологию, поведенческую терапию, клеточную биологию — и изучать их на примере одного и того же животного».
Этот подход к визуализации всего тела уже привел к некоторым неожиданным результатам.
Во-первых, ученые обнаружили, что кальциевые сенсоры в хондроцитах рыбы (основных клетках, формирующих хрящ) активизируются в ответ на холод.
Они также были удивлены, увидев, что защитные слои мозговой ткани (менинги) — а не только нейроны — реагируют на кетамин.
При более отдаленном взгляде ритмы тела предстали во всей своей красе, как никогда прежде.
«На уровне нескольких органов это позволило выявить ранее неизвестные мышечные синергии и взаимодействия мышц с органами», — пишут авторы в своей статье. «На уровне всего организма этот метод позволил зафиксировать перераспределение кровотока по всему телу, контролируемое стволом головного мозга».
Команда надеется, что ученые по всему миру смогут использовать этот метод в своих исследованиях, что позволит получить беспрецедентные данные о состоянии организма в целом.
Изысканное птичье перо возрастом 66 млн лет сохранилось в экскрементах динозавра
Птица, которую 66 миллионов лет назад съел (и частично вывел из организма) динозавр, оставила после себя перья — образцы лучшей сохранности из всех, что ученым когда-либо удавалось извлечь из пород…
Необъяснимые гамма-лучи могут быть результатом самоаннигиляции темной материи
В 2009 году астрономы, использующие гамма-телескоп Fermi, обнаружили избыток энергии в центре галактики Млечный Путь. Глубокие наблюдения не выявили источника этой энергии, получившей название «избыток энергии в центре галактики в…
Племя бронзового века в Польше употребляло в пищу кашу, привезенную из Китая
Примерно в 1590 году до нашей эры — более чем за 800 лет до основания Рима и еще до рождения Тутанхамона — небольшое количество людей на территории современной юго-восточной Польши…
МО: за ночь над регионами России сбили 230 украинских беспилотников
Российские силы ПВО сбили 230 украинских беспилотников самолетного типа над регионами России за ночь, сообщили в Минобороны РФ. "С 20:00 11 сентября до 08:00 мск 12 сентября дежурными силами ПВО…
Шуваев: за сутки в Белгородской области из-за атак ВСУ погиб 1 человек, 14 были ранены
В Белгородской области за сутки 1 человек погиб, 14, в том числе 4 детей, получили ранения в результате атак ВСУ, сообщил в "Максе" врио губернатора региона Александр Шуваев. "Во время…
Хинштейн: за сутки в Курской области из-за удара ВСУ погиб мужчина
Мужчина погиб в результате удара ВСУ в поселке Глушково Курской области за прошедшие сутки. Об этом сообщил губернатор региона Александр Хинштейн в "Максе". "В результате атак, к глубокой скорби, в…
Украинцы все чаще чувствуют себя в Европе нежеланными гостями
Беженцам с Украины все сложнее находить безопасные для себя страны на территории Европы. Так, в Поль...
Вулканический покров сохранил древний ландшафт Анд на протяжении 22 млн лет
Вулканическое извержение 22 миллиона лет назад погребло под собой часть Анд, сохранив следы, свидете...
Финляндия ограничила доступ к полученным из России документам до 9999 года. А они таки оптимисты!
Этот сайт использует файлы «cookie» с целью повышения удобства его использования. Во время посещения сайта вы соглашаетесь с тем, что мы обрабатываем ваши персональные данные с использованием сервиса «Яндекс. Метрика». Продолжая использовать сайт, вы соглашаетесь с Политикой конфиденциальности.
Зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций
(Роскомнадзор). Реестровая запись от 07.06.2022 серия ЭЛ № ФС 77 – 83392. При использовании, полном или частичном
цитировании материалов planet-today.ru активная гиперссылка обязательна. Мнения и взгляды авторов не всегда совпадают с
точкой зрения редакции. На информационном ресурсе применяются рекомендательные технологии (информационные технологии
предоставления информации на основе сбора, систематизации и анализа сведений, относящихся к предпочтениям пользователей
сети "Интернет", находящихся на территории Российской Федерации)".