Эукариотические клетки, которые определяются наличием оформленного ядра, редко вырастают до размера больше, чем 10 микрометров в диаметре. Ученые это могут объяснить несколькими причинами. Например, у клеток с большим объемом имеются сложности с получением питательных веществ из их окружающей среды. Новое исследование предполагает другую причину – силу тяжести.

До недавних пор ученые считали, что сила тяжести оказывает незначительное влияние на размер клеток. Исследователи из Принстонского университета Марина Ферик (Marina Feric) и Клиффорд П. Брэнгвинн (Clifford P. Brangwynne) изучали воздействие силы тяжести на клетки икры африканской шпорцевой лягушки Xenopus laevis. Икринки этой лягушки могут достигать диаметра 1 мм , благодаря чему обычно применяются для различного рода исследований. Исследовательский дуэт сделал удивительное открытие в, казалось бы, не имеющем отношения к гравитации эксперименте, целью которого был ответ на вопрос – почему органеллы фиксируются в строго определенных положениях внутри ядра икринки лягушки.



На разрушающемся актине, псевдожидкие РНК-протеиды (красные, зеленые) локализуются у дна ядра икринки лягушки, имеющего приблизительно 400 мк в поперечном размере.

Исследователи вводили микроскопические бусины полимера в икринки и следили за их движением. Маленькие капельки легко диффундировали сквозь ядро, но капельки большего размера удерживались ядром. Было высказано предположение, что их сдерживает эластичная ячеистая структура. Исследователи подозревали, что эта структура содержит белок актин, играющий в цитоплазме клетки структурно-строительную роль, функции которого в ядре клеток не были ясны. Когда исследователи обработали икринки веществами, разрушающими актин, органеллы в ядре не только свободно стали диффундировать, а даже опускались на дно ядра за несколько минут, эти наблюдения можно рассматривать как явное доказательство влияния силы тяжести на работу и рост клетки.

Комментируя полученные результаты, Брэнгвинн говорит, что ни он, ни Ферик вообще не задумывались о влиянии силы тяжести на клеточные структуры, и, лишь когда была дестабилизирована сеть, состоящая актина, роль силы тяжести в метаморфозах клетки стала очевидна. Вычисления, основанные на движении микрогранул пролимера, и органелл показали, что сила тяжести начинает влиять на клеточное образование, когда его диаметр достигает примерно 10 микрон.

На основании результатов своей работы исследователи выдвинули любопытные идеи о том, что обычно клетки не вырастают больше 10 мкм, потому что при превышении этого размера сила тяжести во все возрастающей степени действует разрушающе и становятся необходимы дополнительные стабилизирующие механизмы.

Франтишек Балушка (František Baluška) из Боннского университета в Германии, изучавший клеточный скелет растений и реакцию этого скелета на воздействие гравитации, говорит, что сделанное исследователями наблюдение является очень важным. По мнению Балушки, гравитация является слабой силой, и все еще неясно, каким образом живые организмы ощущают силу тяжести.