ساعت بيولوژيك
خلق ساعت بیولوژیک با باکتری
پزشکی - محققان با انتقال ژن‌های کنترل‌کننده جمعیت در میکروارگانیسم‌ها با نوعی باکتری، نوسانگری زیستی خلق کرده‌اند که مانند یک ساعت زیستی، در مصارف متعددی چون در انتقال داروها به بدن بیمار یا هماهنگ‌سازی فرایندهای حیاتی با کمک مغز کاربرد دارد.
محبوبه عمیدی: دانشمندان موفق
به ایجاد یک ساعت میکروبیولوژی شده‌اند که از تعداد بسیار‌زیادی باکتری با
قابلیت تشخیص هماهنگ زمان تشکیل‌شده است. این ابداع برای زیست‌شناسی
ترکیبی یک قدم بزرگ رو به جلو خواهد بود و می‌تواند در طول زمان برای توسعه
توزیع‌کننده‌های خودکار دارو که درون بدن بیمار کاشته می‌شوند و وظیفه
تزریق میزان ثابت و منظمی از دارو را به داخل بدن دارند، به کار گرفته شود.
پیش از این هم دانشمندان موفق به تولید سلول‌های یگانه‌ای شده بودند که
می‌توانستند نقش نوسانگر - ابزاری که می‌تواند با انجام یک فعالیت خاص در
یک بازه زمانی تکرار‌شونده و به واسطه برنامه‌ای منظم، زمان طی‌شده را
محاسبه کند - را بازی کنند.
به گزارش نیچر، مارتین
فاسنجر از مؤسسه ملی تکنولوژی سوئیس در بازل که در این تحقیق نهایی حضور
نداشته، می‌گوید: «این برای اولین‌بارست که امکان تولید نوسانگرهای اختصاصی
هماهنگ در ارگانیسم‌های متفاوت با جمعیت برابر فراهم شده است. اگر خلق این
سیستم در سلول‌های پستانداران محقق شود، در آینده شاهد موفقیت‌های
چشم‌گیری در زیست‌شناسی ترکیبی خواهیم بود».
این تحقیق شامل انتقال ژن‌های حامل پدیده بیولوژیکی quorum sensing یا
احساس حد‌نصاب از دوگونه باکتریایی به ژنوم اشریشیا کولی می‌شود که بخشی از
سیستم ارتباطی میان این باکتری‌ها در طبیعت می‌باشد. محققان به گونه‌ای
این دو ژن را در مدار زیستی اشریشیا به یکدیگر متصل کرده‌اند که می‌توانند
در صورت لزوم اثر یکدیگر را خنثی کنند. در واقع یکی از ژن‌ها مولکولی را
تولید می‌کند که آسیل‌هوموسرین‌لاکتون یا(AHL) نام دارد و با انتشار از
سلول اولیه درون سایر سلول‌ها باعث تولید میزان بیشتری از این ماده در آنها
می‌شود. اما این چرخه زیستی به گونه‌ای طراحی‌شده که افزایش حجم (AHL) و
گذر آن از حد نصاب تعریف‌شده در سلول‌ها می‌تواند با فعال‌کردن ژن دیگر
باعث شکست مولکول‌های تولید شده و حفظ تعادل شود.
بنا به گفته محققان این چرخه زیستی اثر متقابل مثبت یا منفی در
تولید(AHL) مانند آونگ یک ساعت پاندولی قدیمی کار می‌کند و باعث می‌شود
میزان گسترش پرگنه به طور منظم کنترل شود. هدایت این تیم تحقیقاتی را جف
هاستی، زیست‌شناس مولکولی و مهندس زیستی دانشگاه کالیفرنیا در سن‌دیه‌گو به
عهده داشته است. این تیم برای مشاهده تغییرات میزان (AHL) محیط و تأثیر آن
بر جمعیت ای.کولی از یک پروتئین گزارشگر تابنده زیستی که به وسیله یک ژن
اختصاصی رمز‌گذاری‌شده استفاده کرده است. این پروتئین با بالاتر رفتن میزان
(AHL) و افزایش جمعیت باکتری درخشان‌تر شده و به این ترتیب تغییرات
هماهنگ را با تغییر تابش نور نشان می‌دهد.
آهنگ زندگی در سیستم طراحی‌شده توسط هاستی و
همکارانش، باکتری‌ها در یک ابزار میکروسیال ساکن شده‌اند که برای ارسال
مواد غذایی و خروج ضایعات حاصل از رشد و نمو آنها در آن کانال‌های باریکی
تعبیه شده است. مطابق گزارش این تیم تحقیقاتی سرعت عمل نوسانگر این ساعت
بیولوژیک و قدرت آن با سرعت ارسال موادغذایی به محیط و خروج مواد زائد
ایجاد‌شده توسط باکتری‌های کلونی به وسیله کانال‌های ارتباطی دستگاه رابطه
مستقیم دارد.
محققان پس از شکست‌های متعدد جهت تبدیل نتایج علمی به کار آزمایشگاهی در
نهایت توانستند این ساعت باکتریایی را به کار وادارند. نکته اینجا بود که
این دستگاه تنها در طول شب می‌توانست زمان کافی برای رسیدن به تعداد حد
نصاب جهت شکستن ماده مؤثر (AHL) و آغاز چرخه زیستی مورد نظر گروه را در
اختیار ژن‌های اضافه‌شده به باکتری بگذارد.
هاستی می‌گوید: «تجربه نشان داد ما به ابزاری نیاز داریم که بتواند حجم
بسیار‌زیادی از این سلول‌ها را در مرحله نوسان نگه دارد و علاوه بر این با
به کارگیری جریانی از سیالات، امکان خروج مولکول‌های اضافی (AHL) را که به
خودی‌خود شکسته نمی‌شوند از محیط فراهم کند».
فاسنجر معتقد است توسعه این ساعت باکتریایی هماهنگ می‌تواند باکتری‌ها
را به حسگرهای زیست شناختی مؤثری تبدیل کند و علاوه بر این به محققان اجازه
دهد شناخت بهتری از آهنگ پویای زیستی در بدن جانداران پیدا کنند. او به
این نکته هم اشاره می‌کند که بسیاری از فعالیت‌ها در بدن انسان مانند عمل
هم‌زمان سلول‌های عصبی برای ایجاد یک سیگنال که منجر به عکس‌العمل متناسب
با آن توسط مغز خواهد شد، نمونه‌ای از هماهنگی و هم‌زمان‌سازی طبیعی
فعالیت‌ها میان سلول‌های بدن است.
فاسنجر می‌گوید: «شاید بتوانیم در آینده دستگاهی طراحی کنیم که امکان
هدایت مغز را داشته باشد یا اطلاعات بیشتری در مورد هماهنگی میان سلول‌های
نزدیک به هم به دست بیاوریم یا زمانی برسد که قادر به درک آسیب‌شناختی
عدم‌هماهنگی برخی سلول‌ها با روند زیستی مورد نظر بشویم. بدون‌شک نوسان
همگام نقش بسیار‌حائز اهمیتی در زیست‌شناسی خواهد داشت».
هاستی می‌گوید: «تجربه فعلی درس بسیار‌با‌ارزشی در زمینه چرخه زیستی
برای ما داشت، دیدیم که به پیچیدگی چندانی برای دست پیدا کردن به الگوهای
پیچیده زیستی نیازی نیست. ما توانستیم تمامی این تغییرات را با استفاده از
دو ژن متفاوت ایجاد کنیم، این یک تجربه فوق‌العاده است که نشان می‌دهد برای
خلق الگوهای رفتاری پیچیده نیاز به ژن‌های فراوان و پیچیدگی غیر‌قابل
پیش‌بینی نخواهیم داشت». منبع: Khabar online
*****
ساعت بيولوژيكي بدن بسيار كهنتر از تصورات پيشين است
(ایسنا - سرویس
علمي و فناوري)
دانشمندان دانشگاه كمبريج دريافته‌اند كه ساعت بيولوژيك بدن از 2.5 ميليارد سال قبل كار خود را آغاز كرده است. به گفته دانشمندان، مكانيزم كنترل كننده خواب و پرواززدگي بسيار كهنتر از تصورات پيشين است. اين دانشمندان موفق به شناسايي آنزيم پروكسيردوكسين(PRX) شده‌اند كه «ساعت پدربزرگ» نام گرفته است. اين ساعت در يك دوره 24 ساعته حتي در تاريكي مطلق كار مي‌كند. محققان توانستند چرخه مشابه PRX را در موش‌ها، حشره ميوه، يك گياه، يك قارچ، يك جلبك، باكتري و حتي در ساده‌ترين حيات سلولي يعني آرکی شناسايي كنند. طبق يك تحليل توالي ژنتيكي، آغاز به كار اين ساعت در حدود 2.5 ميليارد سال پيش در دوران رويداد بزرگ انتقال اكسيژن رقم خورده كه طي اين دوره بحراني، انتشار اكسيژن از طريق فوتوسنتز در جو به شكل متراكم درآمده است. به عقيده محققان، اين آنزيم در زمان افزايش سطوح اكسيژن توسط بالا رفتن قله‌هاي فوتوسنتز مرتبط با نور روز از آسيب‌ديدن سلولهاي اوليه جلوگيري مي‌كند. به عقيده اين محققان، PRX براي ادامه حيات موجودات به يك ساعت ابتدايي تبديل شده است. به گفته آنها، موجودات با اين قابليت مقدماتی بهتر خود را منطبق مي‌كردند. در زمان ظهور اين آنزيم در 2.5 ميليارد سال پيش، زمين از سرعت گردش بيشتري برخوردار بوده و روزهاي آن 11 ساعت بودند. اين آنزيم به گفته دانشمندان در طول زمان خود را با چرخه شبانه‌روزي منطبق كرده است.
قرآن و ژنتیک(چهارپايان ويژه قرآني) را نیز ببینید.
No comments:
Post a Comment