Ученые обнаружили универсальный закон живой природы

Согласно авторам исследования, это открытие поможет углубить понимание процессов заживления ран. Результаты исследования были опубликованы в журнале Physical Review Research, как сообщили в пресс-службе Российского научного фонда (РНФ).

Эпителиальные ткани, составляющие кожу, оболочки органов и кишечник, характеризуются тесно прилегающими клетками, имеющими форму многоугольников. Предыдущие исследования показали, что клетки в здоровых эпителиях различных видов животных и растений следуют общему энергоэффективному принципу, обладая определенным числом граней и соседей. Это свидетельствует о единстве организации живых тканей в природе и позволяет глубже понять их функционирование.

В ходе исследования было обнаружено, что принцип организации клеток эпителия может сохраняться не только у простых организмов, но и у более сложных структур, таких как колонии кораллов, состоящие из множества полипов. Сравнение клеточной структуры эпителия с расположением полипов в кораллах провели специалисты из Южного федерального университета (Ростов-на-Дону) и Университета Монпелье (Франция).

Исследователи использовали конфокальный микроскоп для изучения расположения клеток эпителия шейки матки человека и почки обезьяны. Этот прибор обеспечивает высокое пространственное разрешение и позволяет получать контрастные изображения тканей.

Таким образом, результаты исследования показали, что аналогии в организации клеток эпителия можно наблюдать не только на простых уровнях, но и в более сложных структурах, что открывает новые перспективы для понимания принципов организации живых систем.

Исследование колоний кораллов из семейств Faviidae, Merulinidae и Montastraeidae с применением микрокомпьютерной томографии позволило получить обширный набор цифровых снимков. Каждый полип был проанализирован на количество ближайших соседей и занимаемую им площадь.

Выяснилось, что у всех изученных кораллов распределение полипов по количеству соседей практически точно соответствует клеткам в эпителиях. Большинство структурных элементов (от 43 до 51 процента) имели шесть соседей, в то время как 25–27 процентов обладали пятью соседями. Остальные полипы имели четырех, семь, восемь или девять соседей.

Эти результаты указывают на удивительную организацию колоний кораллов и подчеркивают важность изучения их структуры на микроуровне. Возможно, такие особенности взаимодействия полипов и их окружения могут иметь ключевое значение для понимания жизненного цикла и выживаемости этих удивительных морских организмов.

"Очень разные по уровню организации биологические системы используют простой и универсальный физический принцип для построения своей структуры. Этот принцип позволяет клеткам и полипам вести себя как частицы, взаимодействуя между собой на определенном расстоянии. Ученые разработали компьютерную модель, которая объяснила такое распределение, показав, что они отталкиваются друг от друга, если находятся слишком близко, и перестают взаимодействовать на большом расстоянии."

Согласно данным исследования, новая модель может быть полезна для понимания механизмов развития тканей и заживления ран. Кроме того, она может быть применена для экологической оценки состояния коралловых рифов и в биомедицине. Это открывает новые перспективы для изучения физических основ живых организмов и их взаимодействия с окружающей средой.

Исследования в области регенеративной медицины играют важную роль в понимании процессов восстановления и развития тканей. Это подтверждается словами профессора кафедры нанотехнологии ЮФУ, Сергея Рошаля, который отмечает, что полученные знания имеют большое значение. Проект, поддержанный грантом РНФ, ставит перед собой цель изучить механизмы регенерации тканей в новом свете.

Согласно высказыванию профессора, на основе этих принципов можно предсказывать реакцию коралловых рифов на изменения окружающей среды, вызванные климатическими изменениями и загрязнением морей. В настоящее время французские ученые, сотрудничающие с коллегами из ЮФУ, проводят исследования образцов ископаемых кораллов с использованием компьютерной микротомографии. Они стремятся понять, какие факторы могут повлиять на выживаемость и развитие этих уязвимых организмов.

Таким образом, результаты исследований в области регенеративной медицины не только способствуют развитию медицинских технологий, но и имеют потенциал для применения в экологических исследованиях. Взаимосвязь между процессами восстановления тканей и адаптацией организмов к изменяющимся условиям окружающей среды открывает новые перспективы для сохранения биоразнообразия и баланса экосистем.

Источник и фото - ria.ru