Тайна того, как волосы знают, где расти, возможно, наконец решена

Ученые из Университета Женевы (UNIGE) обнаружили, что сложные узоры волосяных фолликулов у млекопитающих могут формироваться в результате простого процесса — движения клеток вслед за химическими сигналами, то есть хемотаксиса. Разработанная ими математическая модель воспроизвела образование фолликулярных паттернов у двух видов млекопитающих — лабораторной мыши и колючей мыши, — что ставит под сомнение давнюю теорию расширения-индукции. Результаты опубликованы в PNAS.

До рождения млекопитающего кожа задает точные места будущего роста волос; ранние структуры, называемые плакодами, образуют видоспецифичные геометрические порядки. Традиционная модель расширения-индукции предполагает, что новая плакода выделяет химическое вещество, препятствующее появлению других плакод слишком близко, а по мере роста и растяжения кожи новые плакоды возникают в освободившихся зонах. Однако экспериментально не было установлено, что эта теория объясняет все разнообразие фолликулярных паттернов. Исследователи построили модель, в которой подвижные клетки дермы реагируют на привлекающий химический сигнал эпидермиса, и при симуляции роста эмбриональной кожи получили последовательность формирования фолликулов, сходную с наблюдаемой у мышей; для колючей мыши они адаптировали биохимические характеристики и рост кожи и также воспроизвели ее регулярный направленный паттерн.

По мнению авторов, наблюдаемые узоры не требуют сложной системы, указывающей каждой плакоде, где формироваться: они возникают спонтанно из локальных взаимодействий клеток и химических сигналов. Это означает, что разнообразие структур у животных может объясняться общими простыми биологическими правилами, а межвидовые различия — вариациями взаимодействий клеток, химических свойств и роста кожи, а не отдельным планом развития для каждого вида. Выводы могут помочь понять более широкий класс структур — волосы, перья и чешуи, начинающиеся с плакод, — и указывают на самоорганизацию как механизм формирования тканевых архитектур в эволюции.