Многие объекты — от оловянных солдатиков до десертов из желе — начинают свой жизненный путь в виде жидкостей. Сначала их заливают в формы, потом охлаждают — и они застывают. Как показали ученые из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, подобным образом и клетки способны формировать органы эмбрионов — глаза, легкие, сердце. Процесс похож на работу стеклодува, создающего вазу или бокал, пишет Futurity.

«Этот переход от жидкого в твердое состояние, который мы наблюдали, известен в физике как затор (jamming), — объясняет профессор Отгер Кампас, руководитель проекта. — Jamming-переход это очень общий феномен, который происходит, когда частицы в неупорядоченных системах — пене, эмульсии, стекле — сдавливаются или охлаждаются».

В качестве подопытных ученые использовали прозрачных рыбок — полосатых данио. Они поместили крошечные капли ферромагнитной жидкости между клетками растущих тканей эмбриона. Сферические капли деформировались под воздействием растущих клеток. А исследователи могли наблюдать, как клетки воздействуют друг на друга, и вмешиваться в этот процесс.

Полосатые денио, как и другие позвоночные, начинают свое развитие в виде бесформенной группы клеток и должны трансформировать свое тело в вытянутую форму — с головой на одном конце и хвостом на другой.

Физическая реорганизация этих клеток всегда была загадкой. Теперь ученые наблюдали, как клетки, изначально напоминавшие пивную пену, постепенно «застывали» и принимали нужную форму.

Исследование подтвердило догадку шотландского математика XIX века Дарси Томпсона. Он был убежден, что некоторые физические механизмы, дающие форму инертным материалам, также участвуют в создании живых организмов. Он сравнивал группы клеток с пеной, а формирование клеток и тканей — с выдуванием стекла. Однако в то время не было инструментов, способных доказать гипотезу Томпсона.

Открытие механизма трансформации клеток зародышей может иметь важное значение для понимание развития раковых опухолей. Один из их отличительных признаков — переход между различными архитектурами тканей.        

Прорыв в понимании процессов межклеточной коммуникации совершили биологии Австралии и Швейцарии. С помощью миниатюрного биосенсора они смогли изолировать отдельные клетки, анализировать их в реальном времени и наблюдать за их комплексным поведением, не вторгаясь в их среду.