Největší buňky produkované většinou organismů jsou s přehledem samičí pohlavní buňky. V případě člověka jsou násobně větší než typické buňky těla a v poměru ke spermiím asi 10tisíckrát větší. Vědci se proto zaměřili na proces tvorby vajíček u tradičního genetického modelu octomilky. Dle studie týmu biologů a matematiků z MIT jejich vývoj závisí na fyzikálních jevech.
Zárodečné buňky neboli oocyty, jsou velké buňky, které se ve svém vývoji mění u žen ve vajíčko. Jelikož budou v budoucnu podporovat růst embrya, potřebují akumulovat dostatek živin. Obsahují také velké množství energetických továren, tzv. mitochondrií. Nebylo však jasné, jakým způsobem se vajíčka tolik zvětší.
U octomilek, u kterých vědci tento fenomén studovali, prochází nezralý oocyt čtyřmi cykly buněčného dělení za vzniku jedné vaječné buňky a 15 podpůrných buněk, které ji obklopují. Nedojde však k úplné buněčné separaci a buňky zůstanou spojené pomocí úzkých kanálů, které umožňují procházení látek mezi buňkami. Tým biologů a matematiků z MIT odhalil, že podpůrné buňky vypouštějí svůj obsah do větší buňky.
Vědci začali tento proces studovat kvůli myosinu, který pomáhá svalovým buňkám stahovat se a který vědce zajímal. Ukázalo se, že myosin hraje svou roli ve druhé fázi transportního procesu. Během rané fáze však buňky svou kontraktilitu nezvyšovaly. To naznačovalo, že za počátkem transportu stojí jiný mechanismus.
Vědci se proto zamysleli nad tím, zdali by se buňky mohly chovat stejně jako balónky různých velikostí, když jsou propojeny a vzduch proudí z menšího do většího. Děje se to z toho důvodu, že v menším balónku je větší tlak. Vzduch je proto vytlačován z menšího balónku do většího.
Vědci tak přišli s modelem, který popisuje, jak se obsah buněk přenáší z 15 malých podpůrných buněk do velkého oocytu, a to na základě jejich velikostí a jejich spojení navzájem.
„Studie ukazuje, jak se fyzika a biologie spojují a jak příroda může pomocí fyzikálních procesů vytvořit tento robustní mechanismus,“ říká pro ScienceDaily Jörn Dunkel, profesor fyzikální aplikované matematiky na MIT a jeden z autorů článku, jež se objevil v Proceedings of the National Academy of Sciences.
První fáze se dle všeho shoduje s dobou, kdy se kanály spojující buňky zvětší natolik, aby jimi mohla procházet cytoplasma. Jakmile jsou podpůrné buňky asi na 25 procentech své původní velikosti, nastává druhá fáze spojená s myosinovými kontrakcemi, které vypudí zbývající obsah do větší vaječné buňky.
„Zdá se, že tyto buňky přenášejí svůj obsah koordinovaným a směrovaným způsobem do oocytu,“ říká Jasmin Imran Alsous, hlavní autorka článku.
Dle vědců má sice vývoj oocytů i časný embryonální vývoj určité podobnosti mezi octomilkami a savci, není však známo, zda tento mechanismus může být viděn i u lidí.
