Геологи забрались в клетки каменных существ
Похоже, палеонтологи решили разнообразить собственный «музейный» имидж. Целые фокусы: то добывают беременных динозавров из-под стола, то «заставляют» их летать на четырёх крыльях.
А сейчас занялись тем, чему позавидуют многие биологи, — изучением судьбы на субклеточном уровне. Причём весьма, весьма старой жизни.
Несколько, в которую вошли пятнадцать исследователей из шести государств (США, Англия, Швейцария, Австралия, Китай, Швейцария) под управлением геолога Джеймса Хегедорна (James W. Hagadorn) из колледжа Амхерста (Amherst College), нашла подтверждение того, что клеточная специализация на ранних стадиях развития эмбрионов существовала 550 миллионов лет назад. Кроме этого учёные смогли разглядеть клетки, в которых лишь начинается процесс деления.
Снимок четрыёхклеточного эмбриона возрастом более 550 миллионов лет, сделанный посредством электронного микроскопа. Диаметр примера — около 0,65 миллиметра (фото James W. Hagadorn et al.).
Всего несколько месяцев назад мы говорили о том, как в рамках той же серии изысканий эксперты разглядели строение древних эмбрионов. Но сравнительно не так давно, как поведал один из участников данной работы, доктор геолого минералогических наук Шухай Сяо (Shuhai Xiao) из политехнического университета Виржинии (Virginia Polytechnic Institute), на одном из этапов изучения учёные задались вопросом: «А смогут ли клеточные а также субклеточные структуры сберигаться в этих эмбрионов?»
Дабы это узнать, было нужно использовать особенную аппаратуру, говорит доктор наук Сяо. В работе применяли микрофокусную рентгеновскую электронные микроскопы и компьютерную томографию нескольких больших научных организаций различных государств.
Учёные говорят, что на протяжении изучения они подвергли анализу 162 примера древних окаменелых «запечатанных» эмбрионов сфероидальной формы, каковые добыли, как и в прошедший раз, на юге Китая. Отбирались такие образцы, в которых возможно было чётко отличить биологические структуры от неорганических включений.
Один из эмбрионов четырёхклеточных зародышей.
A — микрофотография в отражённом свете; B — схематический вид с различных ракурсов; C — компьютерная модель на базе узких послойных рентгеновских снимков; D, E, F, G — «разобранные» клетки (фото и иллюстрации James W. Hagadorn et al.).
Чтобы получить компьютерную модель зародыша, требовалось до тысячи правильных снимков в различных плоскостях.
«Мы оцифровали все эмбриональные клетки, а после этого посмотрели вовнутрь их, — говорит Сяо. — Мы нашли некие структуры в клеток, каковые могли быть клеточными ядрами либо вторыми субклеточными объектами».
Помимо этого, Сяо сказал, что в некоторых эмбрионах, состоявших всего лишь из четырёх клеток, нашлись почковидные субклеточные структуры. Как утверждают участники изучения, это прямое свидетельство того, что клетки были «застигнуты» на протяжении деления.
Рентгеновская аппаратура, употреблявшаяся в опытах группы Джеймса Хегедорна, разрешает изучать эмбрионы, которые содержат до тысячи клеток.
На этих снимках изображён эмбрион, складывающийся из 754 клеток. A — снимок сканирующего электронного микроскопа; B, C — модель размещения клеток в различных разрезах; D, E, F — снимок отдельных слоёв в рентгене (фото и иллюстрации James W. Hagadorn et al.).
Кроме этого исследователи увидели, что клетки делились несинхронно. К примеру, обнаружилось, что кое-какие из эмбрионов имели 31 клетку, не смотря на то, что на данной стадии их количество должно было быть чётным — 32.
Встретились и увлекательные образцы зародышей, у которых подобная асинхронность наблюдалась начиная уже со второго деления. Соответственно, в следствии этого клетки эмбриона имели разные размеры, другими словами как-то дифференцировались.
«Неполноценным» был любой четвёртый эмбрион, соответственно, обращение не идёт об исключении.
Модель одного из четрыёхклеточных эмбрионов. Цветом в выделены двойные структуры, наличие которых показывает, что это — окаменелость делящейся клетки.
По-видимому, это некие субклеточные структуры. Какие конкретно как раз — до тех пор пока сообщить тяжело (фото James W. Hagadorn et al.).
Это явление продемонстрировало, что изучение клеточной специализации у древних организмов — не безлюдная выдумка, а в полной мере разумная научная задача. Растолковывая обстоятельство этого феномена, учёные говорят, что такие случаи не единичны.
Исследователи уверены, что это явление связано с работой генов, осуществлявших контроль развитие клеток.
Доктор наук Шухай Сяо: «Легко восхитительно, что столь узкие биологические образования имели возможность сохраниться в таких древних отложениях» (фото с сайта geol.vt.edu).
При формировании эмбрионов современных больших животных асинхронное деление клеток — простое дело. Но никто не ожидал, что следы этого процесса возможно будет отыскать в столь древних зародышах несложных организмов — так как в работе употреблялись эмбрионы морских существ, наподобие губок.
Но, учёные говорят, что такое формирование эмбрионов может происходить и под действием некоторых патогенных обстоятельств (к примеру, недочёта кислорода либо токсичности среды). Но в этом случае дело обстояло по-иному.
Как утверждают исследователи, схема деления у «необыкновенных» эмбрионов, с которыми они трудились, была более-менее однообразной, в то время как повреждённые зародыши должны были бы сильно отличать друг от друга.
Доктор наук Джеймс Хегедорн: «На протяжении изучения мы высказали предположение, что трудимся с зародышами довольно сложных животных, для которых характерно такое развитие. Но все доказательства показывают, что это формы, родственные всего лишь обычным губкам» (фото с сайта amherst.edu).
Эксперты считают, что это явление, по-видимому, говорят о том, что «как минимум до 551 миллиона лет назад (самые „свежие“ из изученных эмбрионов датируются этим временем) существовали замысловатые механизмы разделения клеток в развивающихся эмбрионах».
По окончании знакомства с данной правильной работой хочется спросить: в случае если удалось изучить эмбрион окаменевшего большого животного, позже — зародыши червя, а сейчас кроме того посмотреть вовнутрь их клеток, то где же предел окаменения? Этим вопросом задавались и отечественные читатели, обсуждавшие прошлое изучение окаменевших эмбрионов, и сами учёные.
Совершенно верно сообщить тяжело. Но, по крайней мере, возможно додуматься, какого именно уровня исследователи достигнут на следующем этапе работы.
Так как они как направляться не рассмотрели органоиды клеток. Так что, сохраняем надежду, не так долго осталось ждать доберутся и до них.
