Ученые Института Вейцмана создали цифровую модель глотки нематоды, открывающую новые горизонты для исследований фундаментальных процессов, таких как старение, нейробиология и клеточная дифференцировка. Это достижение позволяет ученым проводить сложные биологические эксперименты виртуально, экономя годы лабораторной работы, сообщается в журнале PNAS.

На первый взгляд кажется необычным, что исследователи сосредоточились на крошечном круглом черве Caenorhabditis elegans. Однако этот организм - настоящий чемпион биологических исследований.

Прозрачное тело нематоды, состоящее примерно из 1000 клеток, делает ее идеальной моделью для изучения биологических процессов. Ее геном стал первым секвенированным в мире, а карта всех нейронов и клеточных линий была составлена с невероятной точностью. Эти исследования уже привели к ряду Нобелевских премий.

Работа ученых, доктора Даны Шерман и профессора Давида Арэля, представляет собой математическую модель глотки нематоды. Они применили подход "снизу вверх", начиная с базовых биологических компонентов: типов мышечных клеток, нейронов, их сигналов, распространения ионов и потоков жидкостей. Для создания этой модели понадобились десятилетия биологических исследований.

Доктор Арэль подчеркивает, что цель модели - не создание нового устройства, а объяснение работы уже существующей сложной системы. "Если модель точно отражает поведение системы, мы можем использовать ее для предсказания новых явлений, недоступных для традиционных экспериментов", - объясняет он.

Особенность Caenorhabditis elegans в том, что многие ее биологические процессы схожи с человеческими. Это делает модель особенно ценной для изучения механизмов старения, работы нейронных сетей и других ключевых процессов. Более того, благодаря цифровой симуляции эксперименты, которые раньше занимали годы, теперь проводятся за считанные минуты.

Этот подход открывает путь к созданию новых методов изучения сложных биологических систем, что может привести к прорывам в медицине, биотехнологиях и даже изучении человеческого организма.