Исследователям удалось показать, как клетки растения, многоклеточного организма, определяют свой размер и регулируют свой рост с течением времени. Полученные данные опровергают предыдущие теории в этой области и потенциально важны для будущего сельского и лесного хозяйства, поскольку они раскрывают больше об одном из факторов, определяющих размер растений и фруктов.
Мы рассмотрели, как клетки в многоклеточном организме регулируют свой размер, и это было сделано впервые. Мы можем показать, что механизм, который приводит к сохранению размера клеток на протяжении поколений, представляет собой комбинация того, что было обнаружено в дрожжах и бактериях», - объясняет Хенрик Йонссон, специализирующийся на вычислительной биологии и биологической физике в Лундском университете в Швеции.
Подобные исследования ранее проводились только на одноклеточных организмах, таких как бактерии и дрожжи. Сейчас Хенрик Йонссон вместе с коллегами из США и Великобритании изучил апикальную меристему растения кресс-салат (Arabidopsis thaliana). Исследователи изучили клеточное деление в этой нише стволовых клеток и преуспели в том, чтобы составить карту того, как клетки определяют свой размер и регулируют свой рост, чтобы размер клеток был однородным с течением времени.
Клетки в одноклеточных системах, таких как бактерии и дрожжи, не меняют свой размер с течением времени. Дрожжевые клетки делятся, когда достигают критического размера, тогда как бактерии, такие как кишечная палочка, увеличиваются на постоянный объем между клеточными делениями. В последнем случае мелкие клетки становятся крупнее, а крупные относительно меньше в следующем поколении. Это означает, что клетки в конечном итоге имеют одинаковый размер, если рассматривать их на протяжении нескольких поколений.
Исследователи работали над разработкой метода, который отслеживает рост и деление клеток в живом растении, используя так называемую конфокальную микроскопию. Разработаны новые флуоресцентные маркеры и новый протокол микроскопии. Кроме того, новые вычислительные алгоритмы идентифицируют, сегментируют и отслеживают клетки во времени.
«Это позволило нам количественно определить размер и рост клеток с более высоким разрешением, чем кто-либо раньше. Мы также разработали математические модели для анализа гипотез о различных правилах, которые могут определять размер клеток», - говорит Хенрик Йонссон.
Недавно исследователи показали, что размер меристемы имеет большое значение для количества присутствующих стволовых клеток. Теперь они продолжают свои исследования, выясняя, влияет ли размер меристемы на размер самого растения, и если да, то как. Хенрик Йонссон описывает это как междисциплинарный метод, который приведет к тому, что биология станет понятной на гораздо более детальном уровне, чем это было возможно ранее.