Ученые выяснили, как на коже формируется правильный рисунок расположения волос

Биологи Женевского университета предложили новую модель формирования волосяных фолликулов у млекопитающих. Согласно результатам исследования, сложный и упорядоченный рисунок расположения волос может возникать без заранее заданной схемы – благодаря взаимодействию клеток кожи с химическими сигналами.

Работа представлена ScienceDaily со ссылкой на Женевский университет. Результаты опубликованы в научном журнале PNAS.

Волосяные фолликулы, из которых впоследствии вырастают волосы, начинают формироваться еще во время эмбрионального развития. При этом они возникают не случайным образом, а образуют характерные упорядоченные рисунки.

Подобные закономерности наблюдаются у разных видов млекопитающих, хотя строение их шерсти может существенно различаться.

Долгое время одним из главных объяснений считалась модель, согласно которой каждый новый зачаток волосяного фолликула выделяет химический сигнал, препятствующий образованию соседних фолликулов слишком близко к нему.

По мере роста кожи расстояния между существующими зачатками увеличиваются, и в освободившихся промежутках могут возникать новые.

Исследователи Женевского университета решили проверить, можно ли объяснить формирование рисунка другим, более простым механизмом.

Группа под руководством Афанасии Цики и Мишеля Милинковича сосредоточилась на хемотаксисе – способности клеток перемещаться в направлении определенных химических сигналов.

Это широко распространенное биологическое явление. Например, похожим образом клетки иммунной системы находят участки воспаления.

Ученые разработали математическую модель, в которой подвижные клетки дермы взаимодействуют с химическими веществами, выделяемыми наружным слоем кожи – эпидермисом.

Затем исследователи воспроизвели в компьютерной симуляции рост эмбриональной кожи.

Оказалось, что сравнительно простые локальные взаимодействия способны самостоятельно формировать рисунок расположения зачатков волосяных фолликулов, напоминающий наблюдаемый у лабораторных мышей.

Более того, модель воспроизвела последовательность появления фолликулов, которую прежде объясняли другими механизмами.

Для дополнительной проверки ученые исследовали иглистых мышей Acomys dimidiatus. У этих животных волосяные фолликулы располагаются особенно упорядоченно, с выраженной ориентацией в определенном направлении.

Новая модель позволила объяснить особенности расположения волос и у этих грызунов, тогда как традиционная модель сталкивалась с трудностями.

Авторы исследования считают, что их работа помогает понять общий принцип формирования сложных биологических узоров из относительно простых взаимодействий.

Подобные процессы могут иметь значение не только для развития волос, но и для формирования перьев, чешуи и других структур на поверхности тела животных.

При этом речь идет прежде всего об исследовании эмбрионального развития, а не о создании метода лечения облысения. Практическое применение полученных результатов потребует дополнительных исследований.