Ученые Института Вейцмана разработали модель глотки нематоды. Модель позволит «в цифре» ставить эксперименты, связанные с такими фундаментальными процессами, как старение и нейробиология.

На первый взгляд, достижение математиков Института Вейцмана выглядит странным. Они всего лишь подробно и точно смоделировали процесс питания крошечного круглого червя Caenorhabditis elegans. Но это не обычный организм.

Нематода – это суперзвезда биологии. У нее прозрачное тело, и она состоит примерно из 1000 клеток. Тем не менее это полноценный, сложный организм. Исследования нематод стали основой научных прорывов, авторов которых удостоили нескольких Нобелевских премий. Ее геном был секвенирован первым. Была составлена карта всех ее нейронов и клеточных линий.

Математики доктор Дана Шерман и профессор Давид Арэль опубликовали работу в журнале PNAS.

Ученые построили математическую модель одного органа нематоды – ее глотки. Это стало возможным благодаря десятилетиям исследований нематод. Про них сегодня известно очень много, но пока далеко не все.

В своем исследовании Шерман и Арэль использовали подход классической математики – "снизу вверх". Ученые начали с базовых компонентов, чтобы воссоздать всю систему. Эти компоненты и параметры включали данные, в частности, о различных типах мышечных клеток глотки, нейронах, посылающих сигналы в мышцы, распространении этих сигналов и концентрации различных ионов в мышечных клетках. Модель включает описание потока жидкостей и пищевых частиц через глотку червя. Чтобы собрать все эти данные, потребовались десятилетия упорной работы биологов.

Доктор Арэль говорит: "Ученые привыкли строить модели, которые готовят нас к созданию реальных вещей, скажем, самолетов или кардиостимуляторов. В отличие от этого, наша модель должна объяснить поведение уже существующей сложной биологической системы. Если вам удастся построить модель, поведение которой соответствует всему, что известно о такой системе, вы сможете запустить эту модель в различных условиях и наблюдать неизвестные явления".

Caenorhabditis elegans имеет много общих биологических пересечений с человеком, что делает ее важной моделью для изучения таких фундаментальных процессов, как старение, нейробиология и дифференцировка клеток. Математическая модель нематоды позволяет за считанные минуты проводить реальные биологические эксперименты, на которые в лаборатории ушли бы годы, причем не все такие эксперименты осуществимы.

newsru.co.il