چگونه " شانه‌دارتباران" تحت فشار اقیانوس زنده می مانند؟

به گزارش خبرنگار گروه علم و فناوری خبرگزاری برنا؛ هر بحثی در مورد اسرار اقیانوس بدون "ژله های شانه" یا ctenophores ، ساکنان پر جنب و جوش در اعماق دریا ، ناقص است. با ظرافت بقا که با تجربه ترین غواصان در اعماق دریا رقابت می کند ، ctenophores نور جدیدی بر سازگاری و بقا در فشارهای شدید می افکند. اما راز آنها چیست؟

لیپیدها ، کتنوفورها و دریای آبی عمیق

یکی می پرسد ، یک موجود ساده در اعماق دریا چگونه این همه فشار را به چالش می کشد ؟ تیمی از محققان که شامل بیوفیزیکدان دانشگاه دلاور ادوارد لیمن و دانشجویان دکترا ساسوری وارگاس اوربانو و میگوئل پدرازا جویا هستند به ما پاسخ داده اند.

این مطالعه که توسط این دانشمندان ، نویسنده اول جیکوب وینکوف ، که اکنون در دانشگاه هاروارد است ، استیون هادوک ، یک زیست شناس دریایی MBARI و محقق اصلی پروژه ایتا بودین ، یک استاد دستیار در دانشگاه سان دیگو ، نوشته شده است، برخی از اخبار را دارد که به معنای واقعی کلمه عمیق است.

راز در چربی ها نهفته است. این ترکیبات شیمیایی چرب موجود در تمام سلول های زنده عملکردهای اساسی مانند ذخیره انرژی ، ارسال سیگنال ها و کنترل آنچه از غشای سلولی عبور می کند را انجام می دهند. به نظر می رسد ، برای ژله های شانه ، لیپیدها نیز به عنوان گذرگاه آنها برای بقا در اقیانوس عمل می کنند.

این یافته ها در مورد سازگاری موجودات دریایی ممکن است ما را در مورد لیپیدهای موجود در سلول های عصبی ما ، به ویژه نحوه عملکرد آن در مغز ما ، آگاه کند. چه کسی فکر می کند مطالعه ژله می تواند به ما کمک کند تا خودمان را بهتر درک کنیم؟

Ctenophores چیست؟

آنها ممکن است مانند قندیل ها به نظر برسند ، اما ctenophores یا "ژله های شانه ای" در واقع نوع دیگری از حیوانات دریایی به نام Ctenophora هستند. چیزی که آنها را خاص می کند ردیف های بشقاب های کوچک یا "چنگال" است که برای شنا استفاده می کنند.

این شانه ها نور را می گیرند و رنگین کمان های زیبا را در حالی که از طریق آب حرکت می کنند ، ایجاد می کنند ، که منظره ای است که هم دانشمندان و هم دوستداران اقیانوس را شگفت زده می کند. بیشتر اوقات ، ژله های شانه ای شفاف یا کمی شفاف هستند. به جای نیش زدن ، آنها شاخک هایی با سلول های چسبنده به نام colloblasts دارند تا غذای خود را بگیرند.

این موجودات شگفت انگیز با کمک به کنترل تعداد پلانکتون های حیوانی نقش مهمی در اقیانوس بازی می کنند. شیوه ی منحصر به فرد زندگی و زنده ماندن آنها در شرایط سخت اقیانوس ، دانشمندان را کنجکاو و مشتاق می کند تا درباره ی آنها بیشتر بدانند. آنها شکارچیانی هستند که در اعماق مختلف اقیانوس پیدا می شوند و خودشان غذا می خورند و به عنوان منبع غذایی خدمت می کنند.

به گفته لیمن UD ، این ctenophores اولین چیزهایی هستند که از بقیه حیوانات شاخه می شوند.

لایمن گفت: این بدان معنی است که من و شما بیشتر به یک قندیل نسبت به یک قندیل نسبت به یک ctenophore نزدیک هستیم. آیا داشتن یک قندیل دریایی به عنوان یک پسر عموی دور احساس خوبی ندارد ؟

سازگاری در اعماق دریا

چیزی که جالب تر است این است که لایمن و تیمش در غشای سلولی ctenophores که در اعماق دریا زندگی می کنند ، سازگاری پیدا کردند که آنها را قادر می سازد تحت فشار شدید زنده بمانند. یافته های آنها نشان داد که ctenophores در اعماق دریا دارای فراوانی عظیمی از مولکول لیپید، پلاسمالوژن است.
لایمن گفت: آنچه لیپیدهای پلاسمالوژن را جالب می کند این است که آنها اجازه می دهند غشای سلولی خم و تغییر شکل دهد ، حتی در اعماق اقیانوس در فشار بالا ، جایی که غشای آن در غیر این صورت بسیار سفت خواهد بود ، و این یک سازگاری مفید است.

با انجام آزمایشات و شبیه سازی ها ، لایمن و تیمش کشف کردند که این شیمی یک مولکول لیپید است که تعیین می کند که آیا می خواهد در غشایی که مسطح یا خمیده است ، زندگی کند. پردازش داده ها برای شبیه سازی حدود 500 نانو ثانیه طول می کشد حتی حدود یک ماه طول کشید تا ایجاد شود. در آخر ، روشن بود. ساختار غشای ctenophore تحت فشار های مختلف تغییر می کند ، که نشان می دهد لیپیدوم های ctenophore برای فشار بالا تخصصی هستند. به دلیل وزن آب که در بالا قرار دارد ، دریای عمیق تحت فشار شدید برابر با صدها اتمسفر است.

تحقیقات تیم در مورد اسرار ctenophore در اطراف E. coli ، یک ساکن مشترک روده انسان ، و پاسخ آن به فشارهای شدید تحمل شده توسط ctenophore عمیق ترین خانه متمرکز بود.

دانشمندان اشاره کردند که چنین فشارهایی می تواند حدود 500 برابر سطح اقیانوس باشد که یک عامل محدود کننده مهم برای رشد e. coli است. با این حال ، هنگامی که این سلول ها قادر به سنتز لیپیدهای پلاسمالوژن بودند ، قادر به تکثیر طبیعی بودند. یک پیچ و تاب جالب زمانی آشکار شد که این غشای سلولی در یک محیط دیجیتال شبیه سازی شد و تحت دمای و فشار های مختلف تحت آزمایش استرس قرار گرفت.

تیم UD نشان داد که در واقع لیپیدهای پلاسمالوژن بودند که این غشاها را در فشار بالا انعطاف پذیر و سازگار نگه می داشتند.

عضو تیم Vargas-Urbano گفت: با استفاده از شبیه سازی های مولکولی-دینامیکی برای کشف این سیستم ، ما توانستیم شرایطی را که حتی عمیق تر از این گونه های ctenophore در دریا یافت می شود، آزمایش کنیم تا ببینیم چه اتفاقی افتاده است.

نقش پلاسمالوژن ها

غشای سلولی ctenophores در اعماق دریا چربی های پلاسمالوژن بیشتری را در مقایسه با سایر گونه های موجود در نزدیکی سطح یا در قطب شمال حمل می کرد. یک نوع پلاسمالوژن ، به نام PPE ، به ویژه در موجودات دریای عمیق فراوان بود و شکل مخروطی مشخصی را نشان می داد.

طبق شبیه سازی های محققان UD و آزمایش های غشای مصنوعی با ساخت و وینکوف ، افزایش حضور PPE منجر به پیچیدن غشای حتی تحت فشار پایین تر شد.

در آنچه که به عنوان یک وحی قابل توجه شناخته شد ، یک ارتباط قابل توجهی بین مقدار پلاسمالوژن در غشای سلولی گونه ctenophore و جایی که می تواند زنده بماند ، یافت شد. با این حال ، هنگامی که غشاء ctenophores ساکن سطح با همتایان دریای عمیق خود در زیستگاه های طبیعی خود مقایسه شد ، آنها ویژگی های مشابهی را از نظر تنظیم مولکولی در داخل سلول برای تثبیت غشاء نشان دادند.

دانشمندان این را "تطبیق هومیوکورواتور" نامیدند ، مکانیزمی که در آن ctenophores و لیپیدوم های آنها با شرایط اقامت خود سازگار شده اند. این به طور بالقوه می تواند توضیح دهد که چرا بی مهره های اعماق دریا ، از جمله ctenophores ، وقتی به سطح آورده می شوند ، تجزیه می شوند.

کتنوفورها ، لیپیدها و سلامت انسان

کشف اینکه چگونه زندگی با شرایط شدید اقیانوس سازگار می شود می تواند بینش ارزشمندی در مورد بدن انسان فراهم کند. همانطور که لیمن توضیح داد ، لیپیدهای پلاسمالوژن موجود در کتنوفورها نیز عمدتا در بافت عصبی در بدن انسان وجود دارد. 

او گفت: سلول های عصبی مغز با ارسال مواد شیمیایی از یک سلول به سلول دیگر پیام ها را منتقل می کنند. و مقدار زیادی پلاسمالوژن در محل وجود دارد که در آن تمام انتقال سیناپسی در نورون های شما اتفاق می افتد. کاهش پلاسمالوژن با شرایطی مانند بیماری آلزایمر همراه است که نشان می دهد درک عمیق تر از پلاسمالوژن ها ممکن است مزایای بالقوه ای برای سایر زمینه های تحقیق داشته باشد.

به طور خلاصه ، این مطالعه بینش جالبی در مورد مکانیسم های بقا موجودات در اعماق دریا ارائه می دهد. این نقش قابل توجه پلاسمالوژن ها را کشف می کند و اینکه چگونه حضور آنها بر سازگاری ctenophores با محیط آنها تأثیر می گذارد. علاوه بر این ، پیامدهای این تحقیق فراتر از زیست شناسی دریایی است ، که به طور بالقوه بر درک ما از سلامت انسان ، به ویژه عصب شناسی ، تأثیر می گذارد و نقش حیاتی پلاسمالوژن ها را در مغز انسان روشن می کند. این مطالعه کامل در مجله Science منتشر شد.

انتهای پیام/