Ученые создали модель движения нематоды (круглого червя) Caenorhabditis elegans в естественной трехмерной среде обитания. Результаты представлены в статье в журнале PNAS.

Нематода Caenorhabditis elegans – важный модельный организм в биологии. Клетки в миллиметровом теле каждой из таких нематод развиваются одинаково, и можно точно предсказать, сколько каких клеток сформируется из разных клеток зародыша. Это давно сделало нематод C. elegans любимым объектом специалистов по биологии развития.

На этом их важность для науки не заканчивается: медики предложили также испытывать влияние различных веществ и лекарств на живые организмы, следя за изменениями их движений. Также знания о перемещении C. elegans могли бы подсказать идеи для создания нанороботов. Но для этого требовалось детально разобраться в том, как двигаются сами нематоды.

В лаборатории круглые черви обычно живут в чашке Петри, заполненной агарозным гелем, и ползают по его поверхности. Поэтому первые исследования передвижения C. elegans были справедливы для жизни на плоскости. Ученые показали, что круглый червь имеет ограниченный набор форм тела, которые он может принимать, и описали их математически.

Движение нематоды на плоскости

Однако в реальности свободноживущие нематоды обитают в трехмерной среде, продвигаясь сквозь компост, лесную подстилку. Также они умеют плавать. Поэтому в новой работе ученые пошли дальше, описав перемещения сквозь сложную трехмерную среду. Оказалось, что движения Caenorhabditis elegans можно отразить на двух плоскостных проекциях. На одной из них будет видно, куда устремляется червь, изгибаясь волнообразно, а в другой отображены его вращения вокруг своей оси.

Движение нематоды в трехмерном пространстве

Соединив их, можно получить изображение того, как червь одновременно ползет или плывет в выбранном направлении и извивается. Ученые выяснили, что четыре ряда мускулов внутри этого червя позволяют ему поворачиваться и изгибаться практически в любую сторону, хотя ранее считалось, что на такое способен лишь его головной конец. В дальнейшем авторы исследования планируют понять, как работа моторных нейронов координирует такие сложные движения.