Исследование, проведенное группой Гейзенберга из Австрийского института науки и технологий (ISTA), объясняет, как происходит этот процесс. Морские коньки относятся к более обширной группе беспозвоночных, и у них уникальный жизненный цикл.
На ранних стадиях развития у морских коньков есть ооциты, которые являются клетками-предшественниками яйцеклеток. Эти ооциты проходят процесс, называемый оогенезом, в ходе которого они созревают и превращаются в жизнеспособные яйцеклетки, готовые к оплодотворению. После оплодотворения эти яйца развиваются в личинки и, в конце концов, во взрослых морских коньков. Вначале это крошечные существа, которые могут свободно плавать. Но потом, когда они подрастают, они оседают и прикрепляются к камням или кораллам. Тогда они становятся похожими на резиновые шарики и развивают специальные трубочки, похожие на соломинки, которые являются их самой заметной особенностью.
Морские моллюски часто выбираются в качестве модельных организмов для научных исследований, поскольку они являются наиболее близкими беспозвоночными родственниками человека, особенно на личиночных стадиях. Исследователи изучали под микроскопом крошечные яйца морских моллюсков (ооциты асцидий). Они обнаружили, что после оплодотворения яйца внутри него происходят изменения, приводящие к созданию особой структуры, называемой сократительным полюсом, которая способствует созреванию детеныша морского конька.
Ученые сосредоточили внимание на части внутри клеток, называемой актомиозиновым кортексом. После дальнейшего наблюдения они обнаружили, что когда клетки оплодотворялись, актомиозиновый кортекс сжимался, заставляя клетку менять форму. Однако когда полюс сокращения расширялся, поток актомиозина прекращался, что свидетельствовало о том, что в процесс вовлечены другие факторы. Затем исследователи обратили внимание на другую часть, называемую миоплазмой, которая находится в нижней части яйцевых клеток. Эта часть действует как растяжимое твердое тело и меняет форму во время оплодотворения.
Силы трения между актомиозиновой корой и миоплазмой, особенно в процессе затягивания, приводили к сворачиванию миоплазмы и образованию бугорков. Когда движение актомиозина прекращалось, бугорки превращались в столб сокращения. Это исследование помогает людям понять, как механические силы, например трение, как в гончарном деле, играют роль в формировании клеток и организмов на ранних стадиях развития.
Исследование было опубликовано в журнале Nature Physics в январе 2024 года. Ученые сообщают о том, что им предстоит еще многое узнать, особенно о миоплазме и о том, как она влияет на детенышей морских котиков, растущих внутри их яиц.