Зачем реснички инфузориям, носам и нейронам

N+1Наука

Хлопай ресничками

Зачем они инфузориям, носам и нейронам

Полина Лосева

Жгутики сперматозоидов, реснички инфузорий и щеточка на эпителиальных клетках в носу, которая гонит слизь с бактериями и пылью прочь из дыхательных путей, — это одно и то же. Хитрая молекулярная машина, которая помогает клеткам эукариот передвигать окружающую их жидкость или двигаться в ней самим. Но ученые все чаще находят на клетках человеческого организма реснички, которые растут по одиночке и никуда не гребут. Например, китайские исследователи только что описали реснички на поверхности нейронов в супрахиазматическом ядре — области гипоталамуса, которая отвечает за суточные ритмы. Оказывается, те же самые свойства, которые позволяют ресничке служить хорошим веслом, делают ее отличной антенной — и помогают мышам (да и людям наверняка) переключаться между днем и ночью.

Машина для битья

Сперматозоид ввинчивается в воду, инфузория неспешно подгребает, хламидомонада мелко подпрыгивает. Все это им обеспечивает один и тот же инструмент— ресничка. Или жгутик; названий два, но устроены эти гребные приспособления совершенно одинаково.

Каждая ресничка — это пучок из 47 микротрубочек, обтянутый клеточной мембраной. Та часть реснички, что торчит наружу, состоит из 18 микротрубочек, которые попарно крепятся белковыми спицами к центральной, десятой паре. Остальные 27 микротрубочек прячутся внутри клетки, служат опорой для реснички и называются базальным тельцем.

26c2a2552ff185d5af737c24bc2cd485.jpg
Ресничка в продольном разрезе. Зеленый — мембрана; фиолетовый — аксонема, двигатель реснички; синий — базальное тельце, ее основание Veena Singla, Jeremy F. Reiter / Science, 2006
59d0739ff2a7374c743c278b4d361826.jpg
Поперечный разрез аксонемы. Серые кольца — микротрубочки, оранжевые и черные линии — неподвижные белковые спицы, зеленые и синие грозди — динеины, моторные белки William Gilpin et al. / Nature Reviews Physics, 2020

У наружных микротрубочек по всей длине рядами расположены «руки» из транспортных белков-динеинов. Когда динеины на одной связке микротрубочек хватаются за другую и тянут, то вся ресничка сгибается. Это, собственно, и есть взмах.

Когда ресничка согнулась достаточно сильно, динеины отрываются от соседней микротрубочки — и начинается следующая фаза движения. Бывает так, что пучок просто возвращается в исходное положение: тогда быстрый взмах сменяется медленным возвращением на изготовку. А иногда в дело вступают динеины с других пучков и начинают по очереди повторять то же самое движение за коллегами: тогда вся ресничка, изгибаясь в разные стороны, делает оборот на 360 градусов — получается типичное вращение, как у жгутика сперматозоида.

На греблю уходит немало сил. Каждому моторному белку нужна энергия, чтобы гнуть ресничку. Всего на каждый мах уходит около 10 тысяч молекул АТФ. Кроме того, нужно постоянно поддерживать скелет реснички в рабочем состоянии: для этого отдельная система транспортных белков подвозит запчасти на кончик реснички и забирает изношенные части микротрубочек на переработку.

b1ba36b536efa7f67160f0c348914ec8.jpeg
Как сгибается ресничка. Микротрубочка с помощью динеинов (на схеме они серые и трехногие) давит на соседнюю пару. В это время транспортные белки подвозят новый комплект динеинов на верхушку аксонему Girish R. Mali et al. / Science, 2021
04b6c8f66f69fc65f1219be715ee1199.jpg
Фазы движений реснички. Слева — жгутик, справа — ресничка. Kohidai, L / wikimedia commons / CC BY 3.0

А если ресничек на клетке много — как у инфузории или эпителиальной клетки в человеческих бронхах — то нужно позаботиться еще и о том, чтобы все они бились в такт.

Как именно реснички синхронизируются друг с другом, известно не до конца. Отчасти это происходит механически: каждая ресничка своим биением создает ток воды, который давит на соседние реснички. Отчасти это регулируется химически — и в этом смысле инфузория напоминает мышцу или нейрон.

Когда она натыкается на препятствие, по ее мембране бежит волна деполяризации — то есть в ней открываются ионные каналы. На поверхности ресничек таких каналов много, и ионы кальция, попав внутрь реснички, запускают сигнальный каскад. Последними в каскад включаются белки, которые навешивают химические группы на динеины. И в зависимости от этого они могут менять форму или силу своей хватки — а это уже влияет на мощь, скорость и угол маха.

Бывают и более сложные ситуации — когда нужно, чтобы не все реснички били одновременно, а по поверхности тела бежали разнонаправленные волны. Так бывает, например, у личинок беспозвоночных, которые часто опоясаны ресничками и могут с их помощью плавать по сложным траекториям или подгонять пищу ко рту. Здесь уже нужны нейроны — чтобы по очереди посылать импульсы в разные группы клеток с ресничками.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Международная комиссия предложила пересмотреть определение ожирения Международная комиссия предложила пересмотреть определение ожирения

Ученые предложили разделить ожирение на две различные формы

N+1
Рита и Саша Кутуковы Рита и Саша Кутуковы

Рита и Саша Кутуковы взрастили локальный бренд демократичной обуви Sintezia

Собака.ru
Альфа-самцы павианов потратили много энергии на поддержание альфа-статуса Альфа-самцы павианов потратили много энергии на поддержание альфа-статуса

Как ранг доминирования влияет на здоровье и физиологию животного

N+1
Из Дубая с любовью Из Дубая с любовью

Интерьер получился самобытным, ярким, со своим характером и настроением

SALON-Interior
8 доказательств того, что вы неправильно моете посуду: самые распространенные ошибки 8 доказательств того, что вы неправильно моете посуду: самые распространенные ошибки

Эти ошибки при мытье посуды влияют непосредственно на ваше здоровье!

ТехИнсайдер
4 типа сандалий, которые не стоит носить этим летом, и чем их заменить 4 типа сандалий, которые не стоит носить этим летом, и чем их заменить

Не все сандалии одинаково полезны

VOICE
Ростов, Ельцин, монстр: какой получилась книга Андрея Подшибякина «Последний день лета» Ростов, Ельцин, монстр: какой получилась книга Андрея Подшибякина «Последний день лета»

Книга, которая погрузит слушателя в лихие ростовские 1990-е

Правила жизни
Чек-лист: как избавиться от жирного блеска на лице Чек-лист: как избавиться от жирного блеска на лице

Уменьшить жирный блеск кожи не так сложно, как кажется

Правила жизни
Интересует Интересует

Компания Mystic Farm & Distillery стремится к новым высотам в сортах бурбона

ТехИнсайдер
История с «Троицей»: почему объекты культуры передают религиозным организациям История с «Троицей»: почему объекты культуры передают религиозным организациям

Передача музейных ценностей конфессиям — новый культурно-религиозный передел?

Forbes
10 фильмов с самыми шокирующими сюжетными поворотами 10 фильмов с самыми шокирующими сюжетными поворотами

Картины, в которых все становится с ног на голову

Maxim
«Я боялась вынашивать эмбрион»: жена Алека Болдуина рассказала, как у нее родились двое детей с разницей в полгода «Я боялась вынашивать эмбрион»: жена Алека Болдуина рассказала, как у нее родились двое детей с разницей в полгода

Хилария Болдуин рассказала, как в ее семье появился ребенок от суррогатной мамы

VOICE
Солнце, море, Дагестан Солнце, море, Дагестан

Отправляемся за пляжными развлечениями и не только в солнечный Дагестан

Лиза
Азима Петра: Алексей Петренко. История любви Азима Петра: Алексей Петренко. История любви

Азима Петра поделилась историей любви с Алексеем Петренко

Коллекция. Караван историй
Как поклонники бизнес-тренингов построили сеть школ барабанов по франшизе на 1,2 млрд Как поклонники бизнес-тренингов построили сеть школ барабанов по франшизе на 1,2 млрд

Как устроена сеть музыкальных кружков под брендом «Не школа»?

Forbes
Палеогенетики впервые прочитали ядерные геномы вымерших европейских ослов Палеогенетики впервые прочитали ядерные геномы вымерших европейских ослов

Европейские ослы из Центральной Анатолии — самый поздние особи этого вида

N+1
Интервью с детским нейрохирургом Шавкатом Кадыровым Интервью с детским нейрохирургом Шавкатом Кадыровым

Детский нейрохирург рассказал об изменениях, произошедших в нейрохирургии

СНОБ
«Мастурбация — значит измена?»: разбор с психологами «Мастурбация — значит измена?»: разбор с психологами

Почему в отношениях мастурбация по-прежнему остается негласным табу

Psychologies
Алькасар. «Всё спокойно» Алькасар. «Всё спокойно»

Как древняя фортификация Алькасар получила мировую известность

Дилетант
Завтрак у Феликсова Завтрак у Феликсова

В чем секрет успешного проекта на стыке ретейла и общепита?

Эксперт
Илья Дель Илья Дель

Илья Дель дождался роли, в которой выкрутил тумблер своего таланта на максимум

Собака.ru
Таурин замедлил клеточное старение и продлил здоровую жизнь у мышей и обезьян Таурин замедлил клеточное старение и продлил здоровую жизнь у мышей и обезьян

Ученые выяснили, что с возрастом в крови значительно снижается уровень таурина

N+1
Tesla так не может. Первый тест-драйв электромобиля Avatr 11 Tesla так не может. Первый тест-драйв электромобиля Avatr 11

Первый тест-драйв и обзор китайского электрического кроссовера Avatr 11

РБК
Квадрокоптер получил магнитный штепсель Квадрокоптер получил магнитный штепсель

Разработано дешевое решение для автономной подзарядки мультикоптеров

N+1
Мечтательная страсть. Тест-драйв очень быстрого электроседана Voyah Мечтательная страсть. Тест-драйв очень быстрого электроседана Voyah

Первое знакомство с электрическими новинками Voyah

РБК
Что пишут о фильме «Человек-паук: Паутина вселенных»? Что пишут о фильме «Человек-паук: Паутина вселенных»?

Получилось ли у фильма «Человек-паук: Паутина вселенных» задрать планку?

Правила жизни
Атмосфера нулевых: 7 лучших фильмов, чтобы переосмыслить то время Атмосфера нулевых: 7 лучших фильмов, чтобы переосмыслить то время

Несколько фильмов и сериалов, которые погрузят вас в нулевые

Maxim
Закрыть потребность: что мы можем дать друг другу в отношениях — 2 примера из практики психолога Закрыть потребность: что мы можем дать друг другу в отношениях — 2 примера из практики психолога

Что мы так хотим получить от отношений?

Psychologies
Каких святых на Руси считали покровителями женщин? Каких святых на Руси считали покровителями женщин?

Главной покровительницей женщин и материнства была Пресвятая Богородица

Культура.РФ
Все обожают Пита: кто такой Пит Дэвидсон и почему его любят женщины Все обожают Пита: кто такой Пит Дэвидсон и почему его любят женщины

Как Питу Дэвидсону удается быть таким? Разбираем особенности его образа

Правила жизни
Открыть в приложении