Как одна клетка строит целый мозг

170 миллиардов клеток. Каждая — на своём месте, каждая знает свою роль. И всё это выросло из одной-единственной клетки. Как? Десятилетиями учёные считали, что клетки ориентируются по химическим сигналам — молекулярным «указателям», которые подсказывают: ты здесь, значит, становись нейроном такого-то типа. Но у этой теории есть серьёзная дыра.

Химические сигналы слабеют с расстоянием. Для маленькой группы клеток они работают отлично. А вот для миллиардов нейронов в глубине растущего мозга — уже нет. Клетка где-то в толще ткани просто не «слышит» далёкий химический маяк. И тем не менее оказывается ровно там, где нужно.

Нейробиологи из лаборатории Колд-Спринг-Харбор предложили неожиданно простое объяснение. Дело в родословной клеток.

Постдок Стэн Керстьенс приводит наглядную аналогию. Подумайте, как люди расселяются по стране на протяжении поколений. Дети обычно живут недалеко от родителей, внуки — недалеко от детей. Через несколько поколений потомки одной семьи занимают целый район. Никакого центрального планирования — просто каждый держится ближе к своим.

В мозге, похоже, действует тот же принцип. Клетки-потомки одного предшественника остаются рядом друг с другом. Позиционная информация передаётся не через дальние химические градиенты, а через само родство — по цепочке делений. Как выразились авторы исследования: здесь нет «генерала», который командует сверху. Есть локальные группы, которые дробятся и наследуют состояние своих предков.

Команда проверила гипотезу математическим моделированием, затем проанализировала экспрессию генов в мозге мышей и подтвердила результаты на рыбках данио — чтобы показать, что механизм работает в мозгах разного размера.

Авторы считают, что этот же принцип может быть применим к росту опухолей и даже к проектированию самовоспроизводящихся ИИ-систем.

@vselennayaplus