Молекулы, которые крутят органы: новая теория хиральности открывает тайны человеческого тела

Почему в нашем теле так много асимметрии? Оказавшись несимметричными, наши органы, вероятно, подчиняются законам молекулярной хиральности. Это открытие японских ученых может помочь понять причину лево-правой асимметрии человеческого тела. Об этом сообщает исследовательский институт RIKEN.

Молекулы и асимметрия органов

Асимметрия органов кажется логичной: нам не нужно два сердца, а наличие одного, не расположенного по центру, не вызывает особых вопросов. Однако, ученые обнаружили, что причины этой асимметрии скрыты на молекулярном уровне. Оказавшись в центре исследования, хиральность молекул и клеток может объяснить, почему наши органы располагаются несимметрично.

Если бы молекулы в наших клетках закручивались в противоположном направлении, скорее всего, сердце было бы расположено с правой стороны тела. Это открытие изменяет понимание того, как асимметрия на клеточном уровне передается в анатомию организма.

"Работая с мухами, мы захотели выяснить, как хиральность на уровне ткани возникает из хиральности отдельных клеток и как хиральность клеток происходит от хиральности на молекулярном уровне", — пояснил биофизик Тацуо Сибата, руководивший исследованием.

Хиральность клеток и ее влияние на органы

Исследователи из Центра динамических исследований биосистем RIKEN начали изучать мух, у которых генитальные диски всегда развиваются по часовой стрелке. Это явление стало отправной точкой для изучения молекулярной хиральности и её связи с клеточными структурами.

В ходе эксперимента ученые обнаружили, что цитоскелет клетки играет ключевую роль в формировании её хиральности. Когда клетка помещалась на подложку, её ядро и цитоплазма закручивались по часовой стрелке. Этот эффект был вызван актомиозиновыми нитями, составляющими цитоскелет.

Результаты показали, что даже в отсутствие явной молекулярной хиральности цитоскелет может создавать вращение клеточных структур благодаря крутящему моменту, который генерируют актин и миозин.

Новая модель хиральности

Чтобы глубже понять механизмы хиральности, ученые построили трехмерную модель клетки, учитывающую молекулярные свойства актомиозиновых нитей. Исследование показало, что молекулы цитоскелета могут изменить форму клетки, даже если хиральность на клеточном уровне отсутствует.

"Наша работа позволила по-новому взглянуть на то, как хиральность молекул приводит к хиральности клеток. Это важный шаг вперед в изучении механизмов, которые лишают наши органы и ткани зеркальной симметрии", — заключил Сибата.

Эти выводы открывают новые горизонты в биофизике и молекулярной биологии, помогая понять, как молекулы могут формировать асимметричные органы. Исследования такого рода могут повлиять на развитие новых методов лечения и технологий, направленных на восстановление симметрии органов.

Полученные результаты значимо меняют наше восприятие молекулярных процессов, лежащих в основе асимметрии человеческого тела. Это открытие важно для дальнейших исследований в области биологии и медицины, а также для возможных практических приложений в будущем.