Как одноклеточный простейший вытягивает «шею» очень, очень далеко?

Одноклеточный простейший Lacrymaria olor использует спиральную систему складок, чтобы распрямить шейный вырост до 1,2 миллиметра — в 30 раз длиннее собственного тела — и молниеносно схватить пищу, как сообщают исследователи в журнале Science от 7 июня. Если бы человек обладал такой же способностью, его шея достигала бы примерно половины высоты Статуи Свободы.

На этих микроснимках «до и после» видно, как микротрубочки изгибаются и формируют складки вокруг тела Lacrymaria olor, что позволяет простейшему вытягивать «шею» в 30 раз длиннее тела.

Понимание того, как простейшее достигает такого растяжения, может вдохновить на создание новых роботов — например, инструментов для микрохирургии, которые могут удлиняться и сокращаться внутри небольших полостей тела.

Запечатлеть момент действия шеи L. Olor — задача на скорость. Организм размахивает своим куполообразным «головным» окончанием быстрыми, змееподобными движениями, пока шея удлиняется и снова укорачивается. Такая стремительность и способность повторять это снова и снова, по словам биофизика Элиотта Флаума из Стэнфордского университета, «выделяют Lacrymaria на фоне других». Другие организмы с похожими способностями либо двигаются медленно, либо не могут втянуть вырост обратно.

Способность L. olor растягивать «шею» известна более ста лет, говорит микробиолог Витторио Боскаро из Университета Британской Колумбии в Ванкувере. «Часто мы замечаем какую-то безумную особенность, которую не можем объяснить — и на этом всё заканчивается. Здорово, что начали выходить статьи, которые действительно пытаются объяснить, как происходит эта безумная штука… И в этом случае ответ действительно крут».

Главный вопрос: как L. Olor так быстро выдвигает и убирает свою «шею»? С помощью сочетания статической и живой микроскопии Флаум и биоинженер из Стэнфорда Ману Пракаш обнаружили, что поверхность выроста покрыта длинными полимерами — микротрубочками, придающими организму форму. Слои этих микротрубочек обернуты вокруг шеи спирально.

Когда исследователи увидели спиральную структуру, у них возник вопрос: «Это что, пружина? Катушка? Что вообще происходит?» — вспоминает Флаум.

Оказалось, ни то ни другое. Во время поездки в Японию Пракаш увидел фонарики тётин, сделанные из гофрированной бумаги. «И тут всё щёлкнуло», — говорит он. Микротрубочки L. Olor, скрученные по спирали, на самом деле складываются, как оригами.

Пракаш и Флаум проверили эту идею, создав бумажные модели, которые они прозвали «лакригами». С их помощью команда показала, что по мере того как каждая изогнутая складка в шее L. Olor раскрывается, структура быстро «разматывается».

Аналогов этому, по словам Пракаша, не существует. Ближе всего — удочка: одна катушка с намотанной леской и другая, которая выбрасывает её в воду. Или, если представить, что складки на гибкой трубочке не просто сгибаются, а скручены.

Как запускается процесс размотки и как L. Olor распознаёт добычу — пока остаётся загадкой. «Эти тайны — как луковицы», — говорит Пракаш.

«Мы чистим луковицы».

Перевод статьи Эрин Гарсия де Хесус из журнала Science News #206.

Комментарии:

Нет комментариев :( Вы можете стать первым!