По мнению авторов, это позволит глубже разобраться в механизмах заживления ран. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Research. 
Эпителиальные ткани, которые формируют кожу, оболочки кишечника и другие органы, состоят из клеток, плотно прилегающих друг к другу и имеющих многоугольную форму. Ранее было установлено, что клетки в здоровых эпителиях различных животных и растений располагаются по единому энергоэффективному принципу, обладая определенным количеством граней и соседей.
Однако оставалось неясным, сохраняется ли этот принцип у более высокоорганизованных структур, таких как кораллы, состоящие из тысяч мелких организмов — полипов.
Специалисты Южного федерального университета (Ростов-на-Дону) и Университета Монпелье (Франция) сопоставили клеточную структуру эпителия с расположением отдельных полипов в колониях кораллов.
Исследователи изучили размещение клеток эпителия шейки матки человека и почки обезьяны с помощью конфокального микроскопа — прибора, позволяющего получать контрастные изображения тканей с высоким пространственным разрешением. С использованием микрокомпьютерной томографии были получены тысячи цифровых снимков колоний кораллов из семейств Faviidae, Merulinidae и Montastraeidae. Для каждого полипа ученые определили количество его ближайших соседей и площадь, которую он занимает.
Выяснилось, что распределение полипов по количеству соседей у всех изученных кораллов практически полностью совпадает с клетками в эпителиях. Так, большинство (43–51 процентов) структурных элементов имели шесть соседей, 25–27 процентов — пять, и еще меньше — четыре, семь, восемь или девять соседей.
Ученые создали компьютерную модель, которая объяснила данное распределение. Согласно ней, и клетки, и полипы ведут себя как частицы, которые отталкиваются друг от друга, если находятся слишком близко, и перестают взаимодействовать на значительном расстоянии.
По словам авторов исследования, разработанная модель может оказаться полезной для понимания механизмов развития тканей и заживления ран, а также для экологической оценки состояния коралловых рифов и в биомедицине.
«Очень разные по уровню организации биологические системы применяют простой и универсальный физический принцип для формирования своей структуры. Полученные знания важны для понимания механизмов восстановления и развития тканей в рамках регенеративной медицины», — отметил руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, профессор кафедры нанотехнологии ЮФУ Сергей Рошаль.
По его словам, опираясь на эти принципы, можно также предсказать, как коралловые рифы, находящиеся под угрозой из-за изменения климата и загрязнения морей, будут реагировать на трансформацию окружающей среды. В настоящее время французские коллеги ученых ЮФУ с помощью компьютерной микротомографии изучают образцы ископаемых кораллов.
Фото: hi-tech.mail.ru