Французские ученые из Университета Гренобль-Альпы определили механизмы, лежащие в основе развития эмбриона животных и человека. Согласно результатам исследования, ключевую роль в этом процессе играет геометрия тела зародыша. Посвященный исследованию препринт опубликован на сайте bioRxiv.org.
В процессе морфогенеза зародыш претерпевает сложные деформации и приобретает заданную форму. Ученым известно, как определенные гены регулируют активность ключевых молекул, участвующих в этом процессе, например, белка миозина — главного компонента мышечных волокон. Однако до сих пор оставалось непонятным, как именно происходит появление новых структур и органов.
Ученые изучили процесс удлинения тела зародыша дрозофилы (Drosophilidae), чтобы выяснить, от чего зависит перемещение клеток внутри эмбриона. Исследователи прибегли к методу конечных элементов, который заключается в поиске решений дифференциальных уравнений, описывающих поведение деформируемого тела и жидкостей. Это позволило биологам определить, как распределение миозина в тканях эмбриона влияет на развитие зародыша.
Расчеты показали, что миозин действительно вызывает масштабные перемещения клеток, которые наблюдаются при морфогенезе. При этом важную роль играет неравномерное распределение белка в тканях, зависящее от определенной геометрии тела зародыша, формируемой на начальных этапах развития. Таким образом, конечную форму организма определяет взаимодействие между миозином и структурой эмбриона.