Американские учёные выяснили, как хищная инфузория Lacrymaria olor увеличивает длину своего «горла» более чем в 30 раз по сравнению с размером тела, напоминая при этом персонажа шотландского фольклора — лох-несское чудовище. Открытие исследователей пригодится для создания микроскопических медицинских роботов, которые будут использоваться в микрохирургии.
Lacrymaria olor — одноклеточный организм, хищная инфузорияДлинной примерно в сто микрон, она обитает в пресной воде и ловит добычу с помощью пищевого аппарата, напоминающего шею, который может удлиняться на 1,2 миллиметра менее чем за тридцать секунд. За свою сравнительно короткую жизнь этот организм способен растягивать «шею» более двадцати тысяч раз.
С XVI века, когда учёные впервые наблюдали хищную инфузорию в микроскоп, механизм её роста до такой длины оставался загадкой.
Американский биофизик Элиотт Флаум из Стэнфордского университета и его коллега Ману Пракаш провели исследование образцов. Lacrymaria olorВ ходе экспедиции семь лет назад удалось собрать образцы, которые позволили обнаружить изогнутый компонент, напоминающий конструкцию оригами, в субклеточных компонентах инфузории. Это открытие дало возможность быстро изменять форму «шеи» у инфузории. Результаты исследования представлены в статье ученых. опубликованной в журнале Science.
В исследовании Флаума и ее соратника применялись совместно техники визуализации в режиме реального времени, конфокальная и просвечивающая электронная микроскопия. Lacrymaria olorКлеточная мембрана и внутренний цитоскелет, состоящий из микротрубочек, были исследованы. Установлено, что клеточная мембрана инфузории имеет 15 «складок», каждая из которых закручивается вокруг клетки, образуя спиралевидную структуру.
Но как Lacrymaria olorЭтот участок клеточной мембраны удлиняется и сужается, оставаясь при этом неизменным. Все складки сохраняют свою форму благодаря полосам микротрубочек, которые с ними связаны. Каждая «складка» не разворачивается или сворачивается целиком сразу, а по частям: разворачивается или сворачивается только один участок перегиба на «складе».
Расположение точек перегиба параллельно на каждой из пятнадцати складок вызывает упорядоченную развертывание клеточной мембраны, что увеличивает длину «шей» инфузории более чем в 30 раз по сравнению с начальной длиной тела микроорганизма. Обратный процесс сокращает «шею», возвращая ее в исходное положение.
По словам ученых, растягивания и скручивания происходят Благодаря бьющимся волоскам, или ресничкам, обволакивающим всю поверхность клетки, происходит движение. Для этого затрачивается небольшое количество энергии, так как клеточные мембраны гибкие.
Пракаш с Флаумом разрабатывают медицинских роботов, применяющих технику разгибания. Lacrymaria olorОбсуждается создание миниатюрных устройств, способных быстро увеличиваться в ограниченном объеме. Такой тип роботов принесет огромную пользу в микрохирургии.