სტენფორდის (აშშ) უნივერსიტეტის მეცნიერებმა წარმატებული ექსპერიმენტის საშუალებით შეძლეს კუნთის უჯრედების ტრანსფორმირება ნერვული უჯრედების ასტროციტებად და ოლიგოდენდროციტებად.
ექსპერიმენტი უნიკალურია, ვინაიდან ბიოლოგებმა უჯრედების ტრანსფორმირების პროცესში მოახერხეს, გვერდი აევლოთ შუალედური სტადიისთვის – ღეროვანი უჯრედების მონაწილეობისთვის. როგორც ცნობილია სწორედ ღეროვანი უჯრედები წარმოადგენს უნივერსალურ წყაროს ნებისმიერი ქსოვილის მისაღებად.
ექსპერიმენტის დასაწყისში მეცნიერებმა ინ ვიტრო (სინჯარაში) შეძლეს თაგვის ჩანასახოვანი უჯრედების გენეტიკურად მოდიფიცირება, მერე კი ვირუსის გამოყენებით უჯრედებში შეიყვანეს ერთბაშად სამი ტრანსკრიფციული ფაქტორი, რომელიც ნერვული ქსოვილის ჩამოყალიბებას უწყობს ხელს. ამ მანიპულაციების შედეგად მოხდა ქსოვილების განმსაზღვრელი (კერძოდ, ნეირონების წინამორბედი) გენების აქტივაცია. აქტივაციის შემდგომ უჯრედებმა დაიწყეს დიფერენცირება ასტროციტებად და ოლიგოდენდროციტებად.
ექსპერიმენტის მომდევნო ეტაპზე ტრანსფორმირებული უჯრედები შეიყვანეს იმ ახალშობილი თაგვების თავის ტვინში, რომლებსაც მიელინის შრე არ უვითარდებოდათ (მიელინის შრე გარსია, რომელსაც ნერვული უჯრედების დაცვა ეკისრება). გადანერგვიდან ათი კვირის შემდეგ შეამჩნიეს, რომ ახალმა უჯრედებმა განიცადა ტრანსფორმირება ოლიგოდენდროციტებად და სწორედ მათი დამსახურებით დაიწყო წარმოქმნა მიელინის შრემ, რომელიც აუცილებელია ნერვული სისტემის ნორმალური ფუნქციობისთვის.
აღნიშნული ექსპერიმენტის საფუძველზე მეცნიერებმა აჩვენეს, რომ ფიბრობლასტებისგან წარმოქმნილი ნერვული უჯრედები წარმატებით შეიძლება ჩაინერგოს თავის ტვინში და წარმოქმნას ცილა, რომლის მეშვეობით ნეირონებს ელექტრული იმპულსები გადაეცემა. ამ ექსპერიმენტის მნიშვნელობა საკმაოდ დიდია, რადგან თაგვებს იყენებენ როგორც მოდელს ადამიანის თავის ტვინის დაავადებათა შესასწავლად.
ენერგიის წყაროდ ვირუსების გამოყენება შესაძლებელია
ბაქტერიოფაგი M13
ამერიკელმა მეცნიერებმა შემოგვთავაზეს ენერგიის წარმოების ახალი მეთოდი – წარმოება პიეზოელექტრული ეფექტის საშუალებით. წყაროდ აღებულ იქნა ადამიანისთვის უწყინარი ვირუსი – ბაქტერიოფაგი M13.
პირდაპირი პიეზოელექტრული ეფექტი (არსებობს შექცევადიც, როდესაც ნივთიერება დეფორმირდება ელექტრული ველის ზემოქმედების შედეგად) წარმოადგენს მექანიკური ზემოქმედების შედეგად დიელექტრიკში წარმოქმნილ ელექტრულ პოლარიზაციას. ეს მოვლენა გამოიყენება, მაგალითად, გაზქურების ავტომატური სანთებლების დასამზადებლად.
მეცნიერთა აზრით, ნედლეული, რომელიც ავლენს პიეზოელექტრულ ეფექტს, საკმაოდ რთული საწარმოებელია, რადგან მოითხოვს მაღალ ტემპერატურას, ტოქსიკურ ნივთიერებებს და რთულ ტექნოლოგიურ პროცესს.
ექსპერიმენტის დროს მეცნიერებმა გამოიყენეს ბიოლოგიური მასალა. ცნობილია, რომ პეპტიდური ნანომილაკები, ძვლები და კოლაგენის ბოჭკოები პიეზოელექტრულ ეფექტს ავლენს. ვირუსი-ბაქტერიოფაგის შემთხვევაში ეს დაკავშირებულია ცილოვან გარსთან, რადგან სწორედ ის წარმოადგენს პოლარიზაციის წყაროს.
მეცნიერებმა აჩვენეს, რომ M13-ის გარსი შეიძლება ელექტროენერგიის წყაროდ იქნეს გამოყენებული. ასეთი გენერატორის მეშვეობით მათ მცირე ზომის თხევადკრისტალური ეკრანიც კი აამუშავეს. მეცნიერები ვარაუდობენ, რომ თუ მსგავსი ელემენტის ფეხსაცმელში ან ტანსაცმელში ინტეგრირებას მოვახდენთ, სიარულის დროს გამომუშავდება გარკვეული რაოდენობის ენერგია, რომელიც შეიძლება მობილური ტექნიკის დასამუხტავად გამოვიყენოთ.
აღმოჩენილია გაუმაძღრობის გენი
ამერიკელ მეცნიერთა გამოკვლევებმა აჩვენა, რომ ადამიანს აქვს გაუმაძღრობის გენი. იგი მაშინაც კი გვაიძულებს ჭამას, როცა კუჭი საკვებით არის გადავსებული. თუ გენის მოქმედებას გავაანალიზებთ, გამოდის, რომ ის ბლოკავს ტვინისთვის დანაყრების სიგნალის გადაცემას.
მეცნიერებმა თაგვებზე ჩატარებული ლაბორატორიული ცდების მეშვეობით აღმოაჩინეს Bdnf გენის მუტაცია, რომელიც ხელს უშლის ტვინისა და სხეულის კავშირს. ჭარბი წონის გამო პასუხისმგებლობა სწორედ ამ გენს ეკისრება.
როდესაც ადამიანი ჭამს, ნორმალური გენი თავის ტვინის უჯრედებს სიგნალს გადასცემს. როდესაც ეს სიგნალი ჰიპოთალამუსს მიაღწევს, მადა ითრგუნება. თუ ეს არ მოხდა, ე.ი. გენმა გაიარა მუტაციის რამდენიმე სტადია და ჰიპოთალამუსი დანაყრების სიგნალზე აღარ რეაგირებს.
ცდებმა აჩვენა, რომ გენის მუტაციის დროს ინსულინისა და ლეპტინის მოლეკულები მიზანს ვერ აღწევდა, რის გამოც ცხოველები უფრო მეტს ჭამდნენ. მეცნიერები ვარაუდობენ, რომ ეს აღმოჩენა დიდ დახმარებას გაუწევს მედიკოსებს ჭარბწონიანობის მკურნალობაში.
გაირკვა ისიც, რომ ემბრიონული განვითარების დროს შესაძლოა ჩამოყალიბდეს Bdnf გენის ორი ვერსია – გრძელი და მოკლე. ადამიანებს რომლებსაც ამ გენის გრძელი ვერსია აქვთ, მოკლე ვერსიის მატარებლებისგან განსხვავებით, ჭარბი წონის პრობლემა არ აწუხებთ. მეცნიერები ვარაუდობენ, რომ მოკლე ხანში ამ გენის კონტროლის მექანიზმსაც გაშიფრავენ, რითაც დიდ სამსახურს გაუწევენ უამრავ ხალხს მთელ მსოფლიოში.
სიმინდის “ეშმაკობა”
მეცნიერებმა დაადგინეს, რომ სიმინდი ნიადაგში გამოყოფს განსაკუთრებულ ნივთიერებას, რომელიც მავნებლებთან მებრძოლ ბაქტერიებს იზიდავს.
მეცნიერებმა დიდი ხანია იციან, რომ ზოგიერთი მცენარის ფესვთა სისტემა გამოყოფს ნივთიერებას, რომელიც სასარგებლო ბაქტერიებს იზიდავს. ამ მცენარეების გარშემო ბაქტერიების “დასახლების” სიმჭიდროვე ასჯერ აღემატება მათ რაოდენობას ამ მცენარეებისგნ თავისუფალ ნიადაგში.
ბაქტერიებს, წესისამებრ, იზიდავს მარტივი ნივთიერებები, მაგალითად, ორგანული მჟავები, შაქრები, რადგან ეს ნივთიერებებია, რომლებიც ამ ორგანიზმებისთვის აუცილებელი ენერგიის წყაროს წარმოადგენს. უკანასკნელ დრომდე მიიჩნეოდა, რომ უფრო რთული ნაერთები ბაქტერიის განვითარებას ხელს უშლიდა.
ამერიკელმა პროფესორმა ნილმა და მისმა კოლეგებმა შეისწავლეს სიმინდის მიერ გამოყოფილი ნივთიერება და სახტად დარჩნენ: ჩვეულებრივ ნახშირწყლებთან ერთად მასში აღმოაჩინეს ბენზოქსაზინოიდების კლასის ნივთიერება – რთული ორგანული ნაერთი, რომლის სტრუქტურაში შედის ბენზოლის რამდენიმე რგოლი, რომელთა ჯაჭვებში აზოტისა და ჟანგბადის ატომებია.
ამ ტპის ნაერთებს ნიადაგის ზედაპირის დასმუშავებლად იყენებენ. აღმოჩნდა, რომ ბაქტერიებს მისი ტოქსიკური თვისებები არ ვნებდა – პირიქით, იზიდავდა კიდეც.
ბუნებრივია, ამ აღმოჩენამ მეცნიერთა ცხოველი ინტერესი გამოიწვია. მათ შეისწავლეს ერთ-ერთი გრამუარყოფითი ბაქტერიის, Pseudomonas putida-ს, გენეტიკური მასალა. გაირკვა, რომ ეს ორგანიზმი შეუვალია სხვადასხვა ტოქსინის მიმართ. და მეცნიერებმა წამოაყენეს წინადადება, ეს ბაქტერია ჩამდინარე წყლების გასაწმენდად იქნეს გამოყენებული.
ნათება – გამრავლებისთვის
ზოგიერთი სახეობის ბაქტერია ანათებს და ასე იზიდავს მტაცებლებს. დიახ, მას ერთი სული აქვს, როდის შეჭამენ, რომ ახალ ადგილას აღმოჩნდეს და საქმიანობა დაიწყოს.
მეცნიერები დიდხანს იტეხდნენ თავს იმის თაობაზე, რატომ ანათებენ ბაქტერიები. გამოითქვა უამრავი ჰიპოთეზა, მაგრამ ექსპერიმენტულად მხოლოდ ერთი დადასტურდა. ამ ჰიპოთეზის თანახმად, ბაქტერიები ანათებენ, რათა მტაცებლებს თავი “შეაჭმევინონ” და ამ გზით საცხოვრებელი ადგილი შეიცვალონ.
ებრაელმა მეცნიერებმა ექსპერიმენტი ჩაატარეს: მანათობელი ბაქტერია Photobacteriumleiognathi ჭურჭელში მოათავსეს, ხოლო ჭურჭელი ჩაუშვეს აკვარიუმში, რომელშიც ბაქტერიამჭამელი მოლუსკები ცხოვრობდნენ. ბაქტერიების ნაწილი გენმოდიფიცირებული იყო და არ ანათებდა. მანათობელი და არამანათობელი ბაქტერიები აკვარიუმის სხვადასხვა ნაწილში მოათავსეს. მეცნიერებმა აღნუსხეს საინტერესო რამ: ბაქტერიებიც და მოლუსკებიც ცდილობდნენ, მოხვედრილიყვნენ აკვარიუმის იმ მხარეს, საიდანაც ნათება მოდიოდა. რამდენიმე საათის შემდეგ მოლუსკები იწყებდნენ ნათებას, რაც იმის დასტური იყო, რომ მათ მანათობელი ბაქტერიები შეჭამეს. ამის შემდეგ მანათობელ და ჩვეულებრივ მოლუსკებს თევზებიან აკვარიუმში ათავსებდნენ და თევზებიც, თავის მხრივ, მანათობელ საკვებს ამჯობინებდნენ.
ექსპერიმენტის შემდეგ მეცნიერებმა თევზების ექსკრემენტები შეისწავლეს და მათში უცვლელი ბაქტერია Photobacteriumleiognathi აღმოაჩინეს.
ექსპერიმენტის შედეგების გაანალიზებისას მეცნიერებმა დაასკვნეს, რომ სწორედ ნათების უნარი უწყობს ხელს ბაქტერიის გავრცელებას: ისინი მარტო თვითონ კი არ გამოსცემენ ნათებას, არამედ ანათებენ მათაც, ვინც ისინი “მიირთვა”, რითაც სხვა მტაცებლებსაც იზიდავენ და ამის წყალობით საკმაოდ დიდ მანძილზე გადაადგილებას ახერხებენ.
