Одноклеточные водоросли (Algae) координируют движения своих жгутиков и ресничек, чтобы плавать в разных «стилях». Такое открытие сделали ученые с кафедры прикладной математики и теоретической физики Кембриджа, под руководством профессора сложных физических систем Рэя Голдштейна (Ray Goldstein). Их статью, опубликованную в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, пересказывает пресс-релиз Кембриджского университета.

Пронаблюдав за одноклеточными водорослями в микроскоп, ученые увидели, что многие из них, имея два отростка или больше, могут с помощью них передвигаться по-разному —  совершая резкие рывки (подобно взмывающей в воздух при приближении врага антилопе) или пускаясь в равномерный «галоп» (в последнем случае схема движения четырех жгутиков та же, что и у галопирующей лошади).

Поскольку у высших многоклеточных животных, включая упомянутых копытных, сложные схемы движения конечностей координируются центральной нервной системой, естественно возник вопрос: что позволяет добиваться того же результата одноклеточным существам, у которых нервов вообще нет?

«Я сразу же понял, что такое поведение может вызываться скорее чем-то внутри клетки, нежели пассивной гидродинамикой. Потом, конечно, чтобы доказать это, мне пришлось расширить мою коллекцию видов [одноклеточных]», — рассказал доктор Кристи Ван (Kirsty Wan), один из соавторов исследования.

Анализ показал, что этим «чем-то» являются ластичные волокна, соединяющие «конечности» между собой внутри клетки водоросли. В экспериментах кембриджских ученых разрыв такого волокна, связывающего между собой два жгутика одноклеточной водоросли хламидомонады (Chlamydomonas), приводил к полной раскоординации их движений. А вот удаление одного из жгутиков никак не влияло на движения второго.

Гидродинамика, впрочем, тоже играет важную роль в движении жгутиков и ресничек. Однако не у одноклеточных организмов, которым в силу своего размера приходится полагаться в основном на внутренний механизм координации, а у многоклеточных — например, личинок некоторых морских червей и моллюсков, которые также плавают с помощью ресничек. Координация движений ресничек при этом, как доказал недавно тот же научный коллектив, во многом происходит за счет тока воды.

«Как физики, мы склонны обобщать и искать во всем универсальные принципы, однако живой мир часто дает нам многие интересные контрпримеры. До сих пор в науке бытовало много соперничающих теорий относительно координации движения жгутиков, но я думаю, что мы смогли, наконец, разобраться, как эти разные организмы используют по максимуму то, что у них есть», — резюмировал профессор Голдштейн.

Напомним, в прошлом году израильские ученые выяснили, как осьминог, имея мозг меньше человеческого, умудряется так виртуозно координировать движения множества своих щупалец.