Обнаружены скрытые биологические часы управляющие развитием организма

Учёные обнаружили скрытые биологические часы, которые, как выяснилось, управляют развитием живых организмов с помощью белкового механизма, координирующего рост и переход к взрослому состоянию. Открытие было сделано исследователями лаборатории Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) в Нью-Йорке и описано в статье, опубликованной в Proceedings of the National Academy of Sciences.

В центре исследования оказался круглый червь Caenorhabditis elegans, широко используемый в генетике как модельный организм. Учёные выяснили, что развитие этого организма регулируется ранее неизвестным типом биологических часов, основанных на взаимодействии белков MYRF-1 и LIN-42. Эти белки образуют обратную регуляторную петлю, которая задаёт последовательность импульсов генетической активности, необходимых для правильного прохождения стадий развития.

Исследователи отмечают, что ключевой научной проблемой долгое время оставался вопрос о том, как клетки многоклеточных организмов синхронизируют изменения своей идентичности в нужной последовательности, продолжая при этом расти. Оказалось, что именно этот белковый механизм выполняет роль «центрального таймера», который обеспечивает строго упорядоченное включение и выключение генов в ходе развития.

По словам соавтора работы Кристофера Хаммелла, обнаруженный механизм представляет собой не повторяющиеся биологические часы, а однонаправленный регуляторный процесс, который можно сравнить с храповым механизмом. Он последовательно запускает серию генетических импульсов, каждый из которых должен происходить строго один раз и в правильном порядке, обеспечивая необратимость процессов роста и линьки.

Для расшифровки этой системы учёные объединили современные методы генетики с инструментами искусственного интеллекта, включая AlphaFold, а также молекулярные эксперименты и секвенирование ДНК и белков. В результате было установлено, что импульсы MYRF-1 запускают каскад, активирующий LIN-42, который, в свою очередь, регулирует силу и длительность временных сигналов, формируя своеобразный «ритм» развития.

Эксперименты показали, что подавление активности MYRF-1 приводит к серьёзным нарушениям в развитии червей, фактически блокируя их жизненный цикл. Это подтвердило ключевую роль обнаруженного механизма как центрального регулятора последовательности стадий развития организма.

Авторы работы также подчёркивают, что подобные клеточные часы, по-видимому, синхронизированы во всех клетках организма, хотя вопрос о том, как именно они взаимодействуют между собой, остаётся открытым. Понимание этих процессов может в будущем помочь в разработке подходов к лечению генетических и нарушений развития, позволяя восстанавливать сбойные биологические программы.

Фундаментальный результат исследования заключается в том, что рост, дифференцировка и развитие клеток оказываются управляемыми единой координирующей системой временных сигналов, обеспечивающей точное выполнение последовательных этапов развития организма.