Биологи научились копировать многоклеточные организмы « Новини « Євро Освіта
: навігація :
Болонський процес
Оцінка якості освіти
Що таке рейтинг
Тестування
Рейтинги ЗВО України
Світові рейтинги ЗВО
Інформація
Партнери
ТОП-10 ЗВО України
Навчання за кордоном
: сайт :
Карта сайту
Пошук по сайту
Лист адміністратору
: пошук :
 
: голосування :
Чи є у відкритому доступі актуальні статистичні дані про вищі навчальні заклади
Так
Ні


: фотогалерея :
Конференція Міжнародної обсерваторії з визначення університетських рейтингів (IREG-5),Берлін 2010 30-09-2010 8 марта 2010 в  Варшаве состоялся круглый стол Межнародной обсерватории по академических рейтингах и достижениям IREG-4 - 14-16 июня 2009 года, Астана, Казахстан
Новини
Биологи научились копировать многоклеточные организмы
27-07-2012

Пару дней назад стало известно о создании "медузоида" - синтетического конструкта из полимера и мышечных клеток, который способен плавать в точности как реальный кишечнополостный прототип. Он стал, по-видимому, первой попыткой создать искусственный многоклеточный организм. Синтетическая биология, руководимая знаменитым изречением Ричарда Фейнмана о том, что для того, чтобы что-то понять, надо научиться это воспроизводить, решила выйти за пределы генов и бактерий.

Биология - экспериментальная наука. В ней сложно найти теоретическое правило, на которое со временем не нашлось бы исключения (хороший пример правила без исключений - невозможность обратной трансляции). Этот принцип ставит во главу угла эксперимент и не поощряет бесплотное теоретизирование. Он же сопряжен и со всеобъемлющим триумфом редукционизма, то есть сведения поведения целого к свойствам частей. Однако в последнее время появляется все больше амбициозных работ, которыми движет мысль о том, что невозможно говорить об истинном понимании вещи или процесса, если ты не можешь его воспроизвести. Их авторы стремятся понять работу живых организмов, создавая их искусственные копии. Такие работы принято относить к двум близким областям - системной и синтетической биологии.

Навряд ли Кевин Паркер, профессор биоинженерии и прикладной физики в Гарварде, предполагал, что поход в бостонский аквариум закончится для него созданием жутковатого "полуживого" существа и статьей в Nature Biotechnology. Впечатление на ученого произвела самая обычная медуза - Aurelia aurita, которая встречалась каждому, кто бывал на Черном море. Кевин длительное время работал на стыке биологии и инженерии, изучая процессы клеточной подвижности, образования тканей и регенерации. Поэтому, когда он увидел, как незамысловато двигается в аквариуме медуза, он загорелся идеей если не создать полноценную искусственную медузу, то, по крайней мере, сделать нечто, двигающееся точно таким же способом.

Исследователи начали с того, что изучили с точностью до клетки строение и расположение мышечных волокон у личинки аурелии. Большинство из них располагалось по кругу купола медузы, другие расходились восемью отдельными радиальными пучками в щупальца. Центральной нервной системы у кишечнополостных нет, и управление сокращением осуществлялось отдельными группами нервных клеток.

Для создания искусственной медузы авторы применили фотолитографию - технологию, которую обычно используют при производстве микрочипов. С ее помощью на кремниевую пластину наносили микроструктуру из бороздок, которые повторяли расположение мышечных волокон у медуз. Микроструктуру кремниевой пластины отпечатывали на полимере, а затем наносили на него фибронектин - пептид внеклеточного матрикса, участвующий в скреплении клеток. На обработанную им полимерную подложку помещали взвесь мышечных клеток из сердца эмбрионов крысы. Клетки связывались с фибронектином и самопроизвольно собирались в радиальные и кольцевые мышцы. Далее нужно было только отделить полученный медузоид от подложки и поместить его в подходящий аквариум.

Слова Фейнмана можно трактовать еще и в том смысле, что если искусственная конструкция не работает так, как ожидают исследователи, это говорит о недостаточном понимании изучаемого явления. Исследователи убедились в этом, когда первый прототип медузоида, в точности копирующий строение мышечной системы кишечнополостного, не смог плавать. Для того чтобы добиться правильного движения, ученым пришлось разобраться с гидродинамикой движения медуз и оптимизировать форму щупалец медузоида.

Ученые помещали прототип в аквариум, содержащий взвесь специальных частиц, и анализировали потоки жидкости. Экспериментальные данные сопоставляли с математической моделью, что в конечном итоге позволило подобрать хорошо плавающую форму щупалец.

Далее, из-за того, что у реальной медузы и медузоида сокращение мышц распространялось по-разному, исследователям пришлось поменять расположение мышечных волокон - переместить их из центрального круга к щупальцам.

После такой оптимизации химера смогла плавать практически как настоящая медуза - за исключением того, что движение управлялось экспериментаторами при помощи электрической стимуляции. И, конечно, химера не могла сама управлять направлением движения - она беспорядочно металась в разные стороны.

Безусловно, медузоид - совсем не полноценный организм. У него нет пищеварительной, нервной, половой системы - вообще ничего, кроме мышечного скелета. Тем не менее, он попал на страницы журнала группы Nature не только из-за своего жутковатого вида. Дело в том, что в этой химере сходятся два важных направления современной технологии и биоинженерии - создание биомиметических роботов и искусственных органов.

С одной стороны, медузоид является собратом целого зоопарка необычных роботов, в которых инженеры пытаются воплотить подсмотренные у природы способы передвижения или необычные приспособления. Достаточно вспомнить недавно созданного японцами робота-слизевика, передвигающегося без какого-то ни было центрального управления. Направление движения каждый из его моторов выбирает самостоятельно, основываясь, например, на концентрации какого-либо вещества, подобно тому, как это делает настоящий слизевик.

Другой пример - робот-кальмар, обладающий мягким телом и способный проникать сквозь узкие щели. У него есть гигантский собрат, тоже мягкий и надувной, шестиногий робот-мул, обладающий самым большим соотношением массы носимого груза к собственному весу. И, конечно, самыми известными роботами из тех, что имитируют способы передвижения живых существ, являются творения компании Boston Dynamics. Эта компания, тесно сотрудничающая с военным агентством DARPA, разработала и робота-блоху, способного перепрыгивать через высокие препятствия и робота-таракана, свободно перемещающегося по грязи, и четвероногого робота-гепарда, самого быстрого среди своих собратьев. Его утяжеленная версия, предназначенная для помощи в переноске грузов морским пехотинцам, может уже в ближайшее время поступить на вооружение американской армии.

С другой стороны, для создания медузоида ученые применили не искусственные моторы, а настоящие живые клетки. Технологии для их нанесения, которые разрабатывались вообще-то для создания искусственных органов, в работе Паркера впервые нашли применение для создания автономного "псевдо-организма". Если коллеги-биоинженеры подхватят интерес профессора к созданию искусственной жизни, у них в запасе найдутся еще более фантастические способы для ее производства.

Разрабатываемые технологии создания искусственных органов подразумевают нанесение клеток на специальную трехмерную основу (скэффолд). В простом случае основа представляет собой полимер, напоминающий сахарную вату. В более сложном варианте в качестве основы используется орган, из которого детергентами вымываются все клетки, оставляя только пассивный матрикс. В последнее время ученые из группы Энтони Атала научились использовать для создания искусственных органов 3D-принтеры. Они в буквальном смысле печатают ткань, используя вместо скульптурного пластика раствор клеток.

Если ученые, владеющие такими технологиями, загорятся идеей создания чего-то подобного, не такой уж простой медузоид покажется нам верхом примитивизма.








Дополнительно:

Пять горьких истин синтетической биологии

: анонси :
: акценти :
Керівник проекту "ТОП-200 Україна" взяла участь у конференції IREG 2019 "Академічні рейтинги: виклики і проблеми для вищої освіти"
Рахункова палата: Протягом останніх трьох років участь МОЗ у реалізації державної політики у сфері вищої освіти не була ефективною
16 українських ЗВО увійшли до міжнародного наукометричного рейтингу SCImago 2019
THE University Impact Rankings 2019: Українські ЗВО увійшли до рейтингу впливу університетів на соціальний та економічний развиток
Команда «білих хакерів» КПІ ім. Ігоря Сікорського очолила десятку кращих команд світу
Предметний рейтинг QS World University Rankings by Subject 2019
Prometheus: Підготовка до ЗНО з української мови, математики та історії
Отчет Class Central: "МООС в цифрах: 2018 год"
World Universities Web Ranking 2019 - рейтинг університетів за популярністю в Інтернеті (січень 2019)
Кількість патентів, отриманих ЗВО України в 2018 році - інформація в рамках підготовки рейтингу "Топ 200 Україна"
Обзор ОЭСР о развитии науки, технологий и инноваций в 2018 году: Уроки информатики должны включать логику и анализ данных
ЮНЕСКО: Онлайн-платформа Глобальной обсерватории механизмов политики в области науки, технологий и инноваций (GO-SPIN)
Умови прийому до вищих навчальних закладів у 2019 році
12 українських ЗВО увійшли до рейтингу Nature Index 2018
: зовнішнє оцінювання :
: Популярне :
: наші дані :
Контакт:
тел.:
+380 (44) 246-27-83,
+380 (44) 246-27-84 (*147)
факс:
+380 (44) 246-27-83,
+380 (44) 246-27-84 (*122)
м. Київ, вул. Смілянська, 4
Карта проїзду
e-mail: inf@euroosvita.net

При повному або частковому відтворенні інформації посилання на www.euroosvita.net обов'язкове у вигляді відкритого для пошукових систем гіперпосилання.
www.euroosvita.net не несе відповідальності за інформацію отриману з інших сайтів