Физика помогла объяснить ранний этап развития человека.

Примерно в 1 случае из 1000 на ранних сроках беременности нервная трубка - зачаток будущего мозга и спинного мозга - не закрывается полностью. Это приводит к серьезным врожденным нарушениям, включая расщепление позвоночника.

Согласно исследованию в журнале Current Biology, физики из технологического института джорджии совместно с учеными из университетского колледжа Лондона предложили новое объяснение этого процесса и причин сбоя. Ученые данные наблюдений за эмбрионами мышей с компьютерным моделированием объединили. Мыши выбраны не случайно - их раннее развитие во многом похоже на человеческое.

В центре механизма оказался актин - белок, который формирует внутренний каркас клетки и помогает ей держать форму. В определенный момент актиновые нити собираются в кольцо вокруг еще не закрытого участка нервной трубки.
Дальше включаются молекулярные "Моторы" - специальные белки, способные создавать силу внутри клетки. Они тянут актиновые нити, и кольцо начинает стягиваться, постепенно закрывая отверстие. По сути, процесс напоминает затягивание шнурка на мешке.

"Чтобы Разобраться, как Закрывается Нервная Трубка, Нужно Объединять Разные Области Науки", - отметил шиладитья баннерджи.
По мере сжатия кольца клетки вытягиваются, меняют форму и двигаются согласованно. Возникает "Петля Обратной Связи": чем сильнее клетки тянут, тем быстрее перестраиваются. Компьютерная модель показала: без этой согласованности трубка не закроется полностью.

В том случае, если нарушается работа актина, молекулярных моторов или согласованное движение клеток, процесс может остановиться, оставив отверстие.
"Физическое Моделирование Механики Клеток и Тканей Позволяет Связать Воедино Этапы Развития Надежным и Количественным Способом", - объяснил Габриэль галеа.

Развитие эмбриона зависит не только от генов, но и от физических сил на уровне клеток. Такие модели могут быть применены к другим этапам развития и помочь понять причины врожденных нарушений и способы их предотвращения.