Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Искусственные клетки научили ориентироваться в пространстве с помощью химии
Микроскопические пузырьки, имитирующие живые клетки, смогли самостоятельно двигаться в направлении определенных химических веществ. Для этого им хватило всего трех компонентов — оболочки, фермента внутри и белковой поры, которая работала как двигатель.
Способность живых организмов к направленному движению — один из ключевых механизмов эволюции. Особую роль в этом играет хемотаксис — перемещение в ответ на химические сигналы. С помощью этого механизма бактерии находят пищу, лейкоциты устремляются к очагам инфекции, а сперматозоиды находят путь к яйцеклетке. Этот процесс позволяет клеткам двигаться к полезным веществам и избегать вредных.
Живые клетки для навигации используют сложные системы, которые включают жгутики для движения и разветвленные сигнальные пути для ориентации. Эта сложность мешает понять базовые физические принципы, лежащие в основе хемотаксиса. Чтобы выделить фундаментальные законы движения, ученые обратились к синтетической биологии. Они создали упрощенные искусственные системы, которые имитируют отдельные функции живых клеток.
Такие «минимальные клетки» показывают в контролируемых условиях, какие именно компоненты необходимы для выполнения той или иной задачи. Подход, когда сложное явление разбирают на простейшие составляющие, помогает отделить ключевые механизмы от второстепенных. Исследование минимальных систем для хемотаксиса дает возможность понять, как самые ранние формы жизни могли научиться двигаться и как этот процесс мог эволюционировать в более сложные структуры.
Ученые из Института биоинженерии Каталонии вместе с коллегами из нескольких европейских институтов создали простейшую искусственную клетку, способную к химической навигации. Результаты опубликованы в журнале Science Advances.
В основе их работы лежал принцип «собери простое — пойми сложное». Исследователи поставили цель выяснить, какой минимальный набор элементов нужен для запуска направленного движения.
Искусственная клетка представляла собой липосому — микроскопический пузырек с оболочкой из жировых молекул, фосфолипидов. Внутрь этой везикулы поместили ферменты: уреазу или глюкозооксидазу. Затем в липидную оболочку встроили белок альфа-гемолизин, который формирует в ней сквозные поры. Таким образом, получилась система из трех элементов: оболочки-контейнера, фермента-двигателя внутри и поры-канала для обмена веществом со средой.
Принцип работы этой системы основан на нарушении симметрии. Фермент внутри везикулы превращает определенные вещества, субстраты, в конечные продукты. Например, уреаза расщепляет мочевину. Субстрат проникает внутрь везикулы через пору, а продукты реакции выходят наружу через нее же.
Поскольку пора или скопление пор находятся в одном месте мембраны, выброс продуктов создает локальный химический градиент. Этот асимметричный поток жидкости вдоль поверхности пузырька толкает его в определенном направлении, подобно реактивному двигателю.
Чтобы проверить работу системы, авторы поместили более 10 000 искусственных клеток в микрофлюидные каналы. В этих каналах создавали градиент концентрации субстрата: с одной стороны его было больше, чем с другой. Движение каждой везикулы отслеживали с помощью конфокального микроскопа. В экспериментах использовали везикулы с разным количеством пор, а также контрольные образцы без пор.
Результаты показали, что везикулы без пор двигались в сторону низкой концентрации субстрата — это происходило из-за пассивных физических эффектов, не связанных с хемотаксисом. Однако по мере увеличения количества пор в оболочке поведение клеток менялось.
У везикул с ферментом уреазой внутри наблюдался четкий эффект: чем больше пор, тем сильнее становился компонент движения в сторону высокой концентрации мочевины. При максимальном соотношении белка к липидам направление движения полностью изменилось. Клетки преодолели пассивный дрейф и начали активно плыть к источнику химического сигнала. Это подтвердило, что система всего из трех компонентов действительно способна к положительному хемотаксису.
Исследование наглядно показало, что для запуска направленного движения на наноуровне не нужна сложная клеточная машинерия. Достаточно confinement — заключения химической реакции в замкнутый объем — и асимметрии, создаваемой белковой порой. Уже такой минималистичный дизайн позволил превращать энергию химических реакций в механическое движение.
Результаты открыли новые перспективы для понимания фундаментальных биологических процессов, например, везикулярного транспорта внутри клеток, и продемонстрировали, как из простых физико-химических принципов могли возникнуть сложные функции живых систем.
Telegram 
Дзен 
VK Бонобо ничуть не менее агрессивны, чем шимпанзе, пришли к выводу авторы нового исследования. Однако между видами все же есть существенные различия в проявлении агрессии между полами: у бонобо самки чаще нападают на самцов, в то время как у шимпанзе, наоборот, самцы более агрессивны по отношению к самкам.
В болоте на севере Германии, рядом с древнейшим в этих краях кремационным захоронением, нашли череп дикого тура, закрепленный на деревянном столбе. Археологи предположили, что находка проливает свет на сложные погребальные ритуалы охотников-собирателей эпохи раннего мезолита.
Исследователи впервые испытали на человеке новую технологию медицинской визуализации — магнитно-частичную томографию (MPI). С ее помощью они смогли в реальном времени наблюдать движение крови по венам руки. Метод работает без рентгеновского излучения и может стать более безопасной альтернативой традиционной сосудистой ангиографии.
Хотя лед кажется простым веществом, причина, по которой он настолько скользкий, до сих пор оставалась предметом споров. Недавно физики показали, что при движении по льду трение слегка нагревает его поверхность. Это приводит к образованию тончайшей пленки воды, которая действует как смазка. Некоторые детали этого механизма ученым еще предстоит уточнить.
Отдельные аспекты полового поведения живых организмов порой могут оказывать огромное влияние на пищевые цепочки и целые экосистемы. Ученые на примере североамериканских рыб доказали, что агрессивное половое поведение их самцов может помочь в выживании зоопланктона.
Археологи обнаружили на стенах гробниц египетской знати в Долине царей надписи на древних индийских языках. Эти граффити оставили путешественники из Южной Азии, посещавшие Египет в начале первого тысячелетия нашей эры, когда он был провинцией Римской империи. Находки подтвердили, что Долина царей уже в те времена была популярным туристическим аттракционом.
В ноябре 2025 года при взлете российской ракеты с Байконура к МКС с существенной высоты упала кабина обслуживания 8У216. Поскольку в 2010-х годах из экономии средств у нас отказались от дублирования стартовых площадок, это создало ситуацию временной невозможности пилотируемых полетов. Теперь, всего через три месяца после происшествия, «Роскосмос» смог решить проблему, поставив запасную кабину обслуживания, найденную на складах Минобороны. Весенние пуски к МКС, запланированные ранее, теперь имеют шансы пройти в срок.
Одна сторона сыплет более дорогими и сложными баллистическими ракетами, другая — относительно дешевыми крылатыми. Но при этом первая на порядок беднее второй. А что у них с технологическим уровнем для наземной войны, и почему, кстати, глава второй избегает даже самого этого слова? Попробуем разобраться в реальных возможностях военных машин сторон потенциально самого опасного конфликта 2026 года.
В той части Пиренеев, которые находятся на территории Испании, исследователи обнаружили первые доказательства добычи золота в эпоху Римской империи. На месте древних рудников нашли сложные гидравлические сооружения и остатки водохранилища, возраст которых определили с помощью метода оптического датирования. Открытие прольет свет на инженерные приемы римлян и поставит точку в многолетнем споре: действительно ли римляне добывали золото в этом регионе.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии