Prvi primer ćelijskog origamija otkriven kod protista – geometrija kao sudbina

Kombinujući radoznalost i „rekreativnu biologiju“, istraživači sa Stenfordskog univerziteta otkrili su kako jednostavna ćelija izvodi izuzetno složeno ponašanje, sve bez nervnog sistema.

Poslednjih sedam godina bioinženjeri proučavaju svaki pokret jednoćelijskog organizma Lacrymaria olor, nezavisno živećeg protista, piše Phys.org.

Video snimak prikazuje ćeliju u obliku suze kako pliva u kapljici vode. U jednom trenutku, dugački, tanki „vrat“ se isteže iz loptastijeg dela sve dalje i dalje. Zatim se jednako brzo vraća nazad kao da se ništa nije desilo.

Preporučujemo

Ćelija velika samo 40 mikrona izbacila je vrat koji se proteže 1.500 mikrona ili više. To je ekvivalentno čoveku visokom 180 centimetara koji isteže vrat na više od 60 metara. I sve to je uradila ćelija bez nervnog sistema.

Istraživači su u tom ponašanju otkrili novi geometrijski mehanizam ranije nepoznat biologiji. I prvi su objasnili kako toliko prosta ćelija može da izvede tako neverovatnu morfodinamiku, prelepo presavijanje i odmotavanje – takoreći origami – na nivou jedne jedine ćelije, uvek nanovo bez problema.

To je geometrija. Ponašanje L. olor je ugrađeno u citoskeletnu strukturu, baš kao što je ljudsko ponašanje upisano u nervnim sklopovima. Naučnici bi ovaj prvi primer ćelijskog origamija da nazovu lakrigami.

Radi se o tehnici iskrivljenog ili krivolinijskog savijanja, baziranoj na strukturi tankih, helikoidnih mikrotubula – struktura koje se umotavaju unutar ćelijske membrane.

Istraživači su pomoću najrazvijenijih tehnika, uključujući transmisionu elektronsku mikroskopiju, pokazali da postoji 15 tih helikoidnih traka koje se namotavaju i odmotavaju dovodeći do istezanja ili uvlačenja L. orol.

Matematički je nemoguće da se ova struktura odmota na neki drugi način i obrnuto – može se uvući na samo jedan način. Upečatljiva je i snaga te arhitekture. L. olor će u svom životnom veku izvesti izbacivanje i uvlačenje 50.000 puta bez greške.

U pitanju je nedovoljno proučen matematički fenomen koji se dešava na tački gde se mikrotubule izvijaju i složena membrana počinje da se odmotava. Prvi put je opisana geometrijska kontrola ponašanja ćelije.

Što se praktične primene tiče, inženjeri već zamišljaju novo doba „živih mašina“ u mikrorazmerama koje bi mogle transformisati sve od svemirskih teleskopa do minijaturnih hirurških robota u operacionoj sali.

(Telegraf Nauka/Phys.org)