کشف انقلابی! دانشمندان روش دیگری برای تنفس پیدا کرده‌اند

قورباغه ها به عنوان موجوداتی دوزیست، میتوانند هم در خشکی تنفس کنند و هم در زیر آب. اکنون دانشمندان متوجه شده اند که قورباغه ها روش دیگری نیز برای تنفس کشیدن دارند؛ تزریق جلبک‌های فتوسنتز کننده به رگ های خونی خود!

قورباغه‌ها که در آب و خشکی زندگی دوگانه‌ای دارند، در طول زندگی خود تکنیک‌های تنفسی بسیاری از طریق آبشش، ریه‌ها و پوست  دارند. اکنون دانشمندان آلمانی روش دیگری را یافته‌اند که به بچه قورباغه اجازه می‌دهد با وارد کردن جلبک به جریان خون خود اکسیژن مورد نیاز خود را تامین کرده و تنفس کند. این روش اکسیژن کافی را برای نجات سلول‌های عصبی در مغز قورباغه‌های بدون اکسیژن فراهم می‌کند.

به گزارش فرادید؛ دانشمندان می‌گویند: «جلبک‌ها در واقع آنقدر اکسیژن تولید کردند که می‌توانند سلول‌های عصبی را زنده کنند. برای بسیاری از مردم، این یک داستان علمی تخیلی به نظر می‌رسد، اما به هر حال، این فقط ترکیب مناسب طرح‌های بیولوژیکی و اصول بیولوژیکی است.»

یکی از دانشمندان این گروه تحقیقاتی به نام استراکا در حال مطالعه بر روی میزان مصرف اکسیژن در مغز قورباغه‌های پنجه دار آفریقایی (Xenopus laevis) بود که با همکاری با یک گیاه شناس ایده‌ای برای ترکیب فیزیولوژی گیاه با علوم اعصاب به وجود آورد: استفاده از قدرت فتوسنتز برای تأمین اکسیژن سلول‌های عصبی. این ایده دور از ذهن به نظر نمی‌رسید.

در طبیعت، جلبک‌ها به طور هماهنگ در اسفنج‌ها، مرجان‌ها و شقایق‌های دریایی زندگی می‌کنند و اکسیژن و حتی مواد مغذی را برای آن‌ها تأمین می‌کنند. اما چرا در مهره داران مانند قورباغه‌ها نباشند؟

برای بررسی این احتمال، تیم تحقیقاتی، جلبک سبز یا سیانوباکتریا را به قلب قورباغه تزریق کردند. با هر ضربان قلب، جلبک‌ها از طریق رگ‌های خونی وارد بدن می‌شوند و در نهایت به مغز می‌رسند و رنگ بدن قورباغه شفاف، سبز روشن می‌شود.

تابش نور به این قورباغه‌ها باعث شد که هر دو گونه جلبک اکسیژن را به سلول‌های مجاور پمپ کنند. بدین صورت که با تزریق جلبک‌های سبز فوتوسنتزکننده به قلب، رگ‌های قورباغه‌ی شفاف به تدریج سبز می‌شوند. سپس با نورگیری، جلبک ها می توانند اکسیژن لازم را از طریق فوتوسنتز تولید کنند.

پس از توزیع جلبک‌ها به مغز، محققان سر قورباغه را جدا کرده و در حمام حبابی اکسیژن با مواد مغذی ضروری قرار دادند که عملکرد سلول‌ها را حفظ می‌کند. این امر به تیم اجازه می‌دهد تا بر فعالیت عصبی و سطح اکسیژن نظارت کند.

همانطور که محققان اکسیژن را از حمام تخلیه می‌کردند، اعصاب از فعالیت باز می‌ایستند و آرام می‌گیرند. با این حال، نوردهی به سر قورباغه، فعالیت عصبی را در عرض ۱۵ تا ۲۰ دقیقه آغاز کرد، که تقریباً دو برابر سریعتر از پر کردن حمام با اکسیژن بدون جلبک است. اعصاب احیا شده نیز به خوبی یا حتی بهتر از قبل از اتمام اکسیژن عمل کردند و نشان داد که روش محققان سریع و کارآمد بود.

در حالی که محققان فکر می‌کنند یافته‌های آن‌ها ممکن است روزی منجر به درمان‌های جدیدی برای شرایط ناشی از سکته مغزی یا محیط‌های کم اکسیژن، مانند زیر آب و ارتفاعات بالا شود، جلبک‌ها هنوز آماده ورود به گردش خون ما نیستند.

گام بعدی تیم این است که ببیند آیا جلبک‌های تزریق شده می‌توانند در داخل قورباغه‌های زنده، زنده بمانند و تولید اکسیژن را بدون ایجاد واکنش ایمنی که باعث تخریب حیوانات می‌شود، ادامه دهند یا خیر!

دانشمندان تصور می‌کنند که تحقیقات آن‌ها به نفع آزمایشگاه‌های دیگر است که با بافت‌های جدا شده یا ارگانوئید‌ها کار می‌کنند. معرفی جلبک‌های تولید کننده اکسیژن می‌تواند به رشد این بافت‌ها و افزایش میزان بقا کمک کند و به طور بالقوه نیاز به آزمایش برای حیوانات زنده را کاهش دهد.