Как клетки держатся вместе или разбегаются экспресс
Толпа на городской площади ведёт себя по-разному в зависимости от того, держатся ли люди за руки. Если каждый лишь слегка касается соседа локтем, люди легко растекаются во все стороны — толпа расширяется ровным ковром. Но стоит им сцепиться пальцами, движение замедляется, и толпа разбивается на сгустки: где-то образуются плотные кучки, а между ними — пустые коридоры. Примерно так же ведут себя живые клетки, когда растут и осваивают пространство.
Учёные построили математическую модель, которая объединяет два, казалось бы, разных явления: сплошное вторжение ткани и рождение узоров. В основе модели лежат три простых механизма: прилипание клеток друг к другу, их случайное движение и деление. Меняя силу сцепления, можно увидеть, как меняется коллективное поведение. При слабом прилипании клеточный пласт движется устойчивым фронтом, как спокойная волна. При сильном — фронт начинает вилять, и позади него остаются скопления клеток, похожие на островки.
Самый интересный поворот — когда клетки умеют регулировать свою липкость. Если сцепление ослабевает в плотных местах, ткань снова расширяется ровно, без разрывов. Это похоже на толпу, которая сама решает, когда отпустить руки, чтобы не создавать давку. Модель показывает, что ключ к порядку — не постоянная сила сцепления, а способность её менять в ответ на скученность.
Так одна и та же математика описывает и стройное развитие эмбриона, и опасный хаос болезни. И в обоих случаях главный дирижёр — простая липкость клеток.
Если взять клетки эмбриона лягушки и ослабить их сцепление специальным белком, они перестают собираться в аккуратные слои и образуют беспорядочные комки — совсем как в описанной модели.
В романе Грега Бира «Музыка, звучащая в крови» колонии клеток обретают коллективный разум — их способность то слипаться, то расходиться становится основой мышления.