Со школьного курса биологии мы помним, что ДНК — это основа живых организмов, она содержит инструкции, необходимые для жизни, роста, развития и общего здоровья.
Однако последние научные исследования показывают, что подобная информация может передаваться не только генетически. Чем больше биологи узнают о том, как формируются клетки, тем более несовершенной кажется идея исключительно геномного плана.
В чем сенсационность этих открытий?
Майкл Левин из Университета Тафтса в Медфорде, штат Массачусетс, и его коллеги показали, что клетки лягушек, освобожденные от своего нормального пути развития, могут организовывать себя совершенно не по-лягушачьему. Исследователи отделили клетки от эмбрионов лягушки, которые развивались в клетки кожи, и просто наблюдали, что они делали.
Культивирование клеток — выращивание их в чашках Петри, где они получают необходимые питательные вещества — является зрелой технологией. Обычно такие клетки, делясь, образуют расширяющуюся колонию.
Но эти клетки имели другие планы. Они объединились в грубые сферические скопления, каждое из которых состояло из нескольких тысяч клеток, а на их поверхности выросли маленькие волосоподобные выросты, называемые ресничками (они также присутствуют на нормальной коже лягушки). Реснички скоординированно двигались, продвигая скопления клеток через раствор, подобно веслам.
Эти клеточные скопления вели себя как крошечные организмы, выживая в течение недели, а иногда и нескольких месяцев, если их снабжали пищей. Исследователи назвали их ксеноботами, происходящими от Xenopus laevis, латинского названия африканской когтистой жабы, из которой были взяты клетки.
Но Левин и его коллеги говорят, что эти структуры — не просто случайные скопления липких клеток: это автономные организмы. Если их повредить, клетки восстанавливаются в исходной форме. Они могут сигнализировать друг другу, испуская импульсы ионов кальция, исследователи пока изучают эти сообщения. Они двигаются с явной целью, иногда вращаясь вокруг друг друга или собирая отдельные клетки вокруг себя в кучки. И, что удивительно, они размножаются методом кинетической репликации, и ни одно известное животное или растение не использует подобный способ размножения.
Это — абсолютно новый, ранее неизвестный науке способ организации живой материи, который в своих основных принципах повторяет наше понимание существования роботов. Биологических, живых роботов. «Большинство людей думают, что роботов создают из металлов или керамики, но вопрос заключается не в том, из чего сделан робот, а в том, что он умеет делать, а именно действовать автономно, но от имени человека», — сказал ведущий автор исследования, профессор информатики и математики Университета Вермонта Джош Бонгард. — Итак, ксенобот — робот, но при этом также организм, созданный из генетически немодифицированных клеток лягушки».
По словам Левина, эти ксеноботы представляют совершенно другую программу развития, которую клетки жабы могут освоить. Отделенные от обычного окружения, клетки словно открывают для себя новый способ существования. Удивительно, что генетически они ничем не отличаются от обычных клеток лягушки.
Тогда что же кодирует геном, если не «план для лягушки»?
Майкл Левин считает, что межклеточные коммуникации создают своеобразный электронный код, который определяет форму, и что клетки иногда могут решать, как организовать себя более-менее независимо от своих генов.
Левин убежден, что клетки также обычно общаются электрически. Это не только свойство нервных клеток, хотя, возможно, они специализируются, чтобы эффективно использовать его. По словам Левина, у ксеноботов «есть сеть кальциевых сигналов» — обмен ионами кальция, подобный тому, что происходит между нейронами. «Эти клетки кожи используют те же электрические свойства, что и нейронная сеть мозга».
Например, если разместить трех ксеноботов на определенном расстоянии друг от друга и активировать одного из них, ущипнув его, он посылает импульс кальция, который через несколько секунд появляется у двух других — «химический сигнал, который проходит через воду, сообщая о том, что на кого-то только что напали», — говорит Левин.
Другими словами, гены обеспечивают аппаратное обеспечение в виде ферментов и регуляторных схем для контроля их производства. Но генетические данные сами по себе не определяют коллективное поведение клеточных сообществ.
Это похоже на то, что организм, который развивается, имеет целевой дизайн, глобальный план, которого он может достичь из любой стартовой конфигурации. Это сильно отличается от представления о том, что клетки «выполняют приказы» на каждом этапе. «Каким-то образом система сохраняет крупномасштабную карту того, что она должна построить», — говорит Левин. Однако эта карта находится не в геноме, а в своеобразной коллективной памяти самих клеток, таинственном биоэлектрическом слое.
Таким образом наука приближается к пониманию работы того, что мы в Атмалогии называем квантовым Полем.
Существует множество способов, как человек может выглядеть, ведь результат не записан в нашем геноме. Клетки получают только указания для сборки, но общий результат не является жестко детерминированным. Природа поняла, что существуют лучшие и универсальные способы построения, чем этот.
Если же полностью изменить конфигурацию клеток, то, кажется, можно изменить карту. Следующим шагом является выяснение, по каким правилам создается новая карта, чтобы мы могли контролировать ее и строить то, что хотим.
Чего же мы хотим?
Ксеноботы и будущие версии биологических роботов могут делать то, что их металлическим и пластиковым коллегам трудно сделать, — это строить свой собственный план тела, когда клетки растут и зреют, а затем ремонтировать и восстанавливать себя, если они повреждаются. Самоисцеление (аутопоэз) — это естественное свойство живых организмов, и оно сохраняется в биологии ксеноботов.
Новые ксеноботы оказались мастерами регенерации и за 5 минут после поражения заживляли большинство серьезных рваных ран по всей длине тела на половину их толщины. Все пораженные боты смогли в итоге залечить раны, восстановить форму и продолжить свою работу, как и прежде.
Конечная цель исследователей университета Тафтса заключается не только в том, чтобы исследовать весь спектр биологических роботов, которые они могут создать, но и в том, чтобы понять взаимосвязь между «железом» генома и «программным обеспечением» клеточных коммуникаций, которые участвуют в создании организованных тканей, органов и конечностей. Тогда мы сможем получить больший контроль над этим для регенеративной медицины, лечения рака и болезней старения.
По мнению исследователей, это удивительное сочетание молекулярной биологии и искусственного интеллекта потенциально можно будет использовать для решения множества задач, начиная от сбора микропластика в океанах и заканчивая применением в медицине. Научившись правильно кодировать электрическое поле для межклеточной коммуникации, мы в перспективе сможем добиться устранения врожденных дефектов плода, выращивания новых здоровых органов и конечностей.
©️ ЭVA Ищенко 🌸
!ВНИМАНИЕ! Данный контент и все публикации на сайте www.ishchenko.pro — являются авторскими и защищены авторским правом! Копирование частичное или полное ЗАПРЕЩЕНО, без указания активной ссылки на источник!