Ученые разобрались с тем, как преодолевать биологический шум при развитии нейрональных стволовых клеток. Источник этого шума — случайные столкновения между реагирующими молекулами и другие условия среды внутри клеток. Если такой шум преодолеть, стволовые клетки смогут развиваться по необходимому сценарию. Результаты работы опубликованы в журнале Scientific Reports.

Физические различия между двумя организмами, например, между людьми, связаны не только с генетикой. Дополнительный источник разнообразия — шум в биологических системах, особенно на ранних этапах развития организма. В процессе эволюции появились специальные механизмы для того, чтобы подавлять такого рода случайные возмущения. Это нужно для того, чтобы дать всем процессам развития организма идти по заданному алгоритму.

В новой работе сотрудники Университета Каназавы (Япония) в деталях выяснили, как работает механизм подавления шума, который обеспечивает правильное превращение (дифференциацию) нейрональных стволовых клеток в функциональные клетки ткани. Биологи проводили опыты на эмбрионах плодовых мушек как на модельном многоклеточном организме. Комбинация математического моделирования и генетических экспериментов позволила установить, что в данном случае за подавление шума отвечает сигнальный путь — определенная цепь реакций между белками JAK/STAT.

Чтобы подтвердить эту идею, авторы ослабили действие JAK/STAT, что привело к превращению клеток в нейроны под действием случайных воздействий, чего в норме быть не должно. Биологи особо отмечают плодотворность выбранного подхода — комбинацию математического моделирования и опытов на живых организмах. Именно это обстоятельство позволило получить новую информацию о биологии развития. С помощью этого подхода можно решить и другие вопросы о живой природе, на которые ранее не удавалось получить ответ.