Один закон для кожи и кораллов: учёные раскрыли универсальный принцип жизни

Учёные из России и Франции установили универсальный закон, по которому организованы живые ткани, — от человеческой кожи до коралловых колоний. Исследование, проведённое специалистами Южного федерального университета (Ростов-на-Дону) и Университета Монпелье (Франция), опубликовано в журнале Physical Review Research.

Геометрия жизни

Эпителиальные ткани человека и животных состоят из клеток многоугольной формы, плотно прилегающих друг к другу. Ранее было известно, что клетки выстраиваются по энергоэффективному принципу: большинство из них имеют шесть соседей, меньше — пять или семь, а совсем немного — четыре или восемь.

До сих пор оставался открытым вопрос: сохраняется ли эта закономерность на более высоких уровнях организации, например, у коралловых колоний, которые формируются тысячами мелких организмов — полипов.

Человек и коралл: единый принцип

Учёные сравнили эпителий шейки матки человека и почки обезьяны с расположением полипов у кораллов семейств Faviidae, Merulinidae и Montastraeidae. Для этого использовали конфокальный микроскоп и микрокомпьютерную томографию, получив тысячи цифровых изображений.

Результат оказался удивительным: распределение соседей у кораллов практически идеально совпало с клеточной структурой эпителия.
• 43-51% элементов имели шесть соседей;
• 25-27% — пять;
• оставшиеся — четыре, семь, восемь или девять.

Физика вместо хаоса

Учёные создали компьютерную модель, которая объяснила этот феномен. Оказалось, и клетки, и коралловые полипы подчиняются простому физическому принципу: они ведут себя как частицы, которые отталкиваются на слишком близком расстоянии и перестают взаимодействовать, когда находятся далеко друг от друга.

Почему это важно

Открытие демонстрирует: очень разные по уровню организации биологические системы используют одинаковый универсальный механизм для построения структуры.

"Полученные знания важны, чтобы понимать механизмы восстановления и развития тканей в рамках направления регенеративной медицины", — отметил руководитель проекта профессор ЮФУ Сергей Рошаль.

Новые данные не только помогают глубже понять процессы заживления ран и регенерации тканей, но и открывают перспективы для экологии — например, в оценке состояния коралловых рифов, а также в биомедицинских исследованиях.