News

Зелені водорості здатні забезпечувати мозок киснем

Мозок — один із найенергоємніших органів, оскількикожну секунду нервові клітини повинні обробляти величезну кількість сигналів. Зокрема, для їх роботи потрібна велика кількість кисню, тому що більшість енергії, необхідної для виконання завдань, генерується аеробним метаболізмом. Тварини отримують кисень з довкілля, збагачуючи їм кров з допомогою легких. Деякі організми, а саме фотосинтезуючі рослини, здатні самі його виробляти, використовуючи як джерело енергії світло. Завдяки йому вони синтезують органічні речовини, при цьому як побічний продукт виділяється кисень. Враховуючи цю особливість, вчені Мюнхенського університету імені Людвіга та Максиміліана зацікавилася можливістю використання фотосинтезуючих мікроорганізмів для безпосереднього постачання мозку киснем. Дослідження показали, що кисню, що виділяється зеленими водоростями, справді достатньо, щоб живити мозок.

Зелені водорості показали свою здатність забезпечити мозок киснем

Ціанобактерії як джерело кисню для мозку

Як джерело необхідного для життя газувченими було вирішено використовувати мікроорганізми – одноклітинні зелені водорості та ціанобактерії. До речі, останні свого часу, коли Земля сповільнила своє обертання, забезпечили киснем усю нашу атмосферу. Тому їхня здатність ефективно виробляти кисень добре відома.

Більшість кисню в атмосфері Землі з'явилася завдяки цим бактеріям

Досліди проводилися на пуголовках пазуристою.жаби Xenopus laevis. У період, коли у пуголовків відростали передні лапи, їм у камери серця вводили ціанобактерії Synechocystis та зелені водорості. Зазначу, що вченим важливо було запровадити джерела кисню саме у серцеву камеру, а не серцевий м'яз, що забезпечувало доставку бактерій та водоростей разом із кров'ю безпосередньо у мозок. Зрозуміло, вони поширювалися по всьому організму пуголовків, проте основна їхня частина була сконцентрована саме тут.

Для проведення експерименту, пуголовків позбавлялиможливості одержувати кисень природним способом. Однак коли на мозок впливали світлом, він дійсно отримував велику кількість кисню. Концентрацію газу вимірювали у шлуночках мозку, тобто системі порожнин, які заповнені спинномозковою рідиною. Коли ж світло вимикали, у середовищі з низьким вмістом кисню активність нервових клітин пуголовків повністю припинялася. Але як тільки світло знову включали, нейрони мозку відновлювали свою роботу.

Підписуйтесь на наш Пульс Mail.ru, де ми підготували вам ще більше цікавих матеріалів.

Щоб остаточно виключити можливі неточностіДослідження, вчені проробили те саме зі звичайними пуголовками, яким не вводили в мозок зелені водорості та ціанобактерії. Результат виявився очікуваним — у безкисневому середовищі нейрони їхнього мозку припиняли роботу, при цьому світло ніяк не змінювало ситуацію, оскільки рівень кисню в їхньому мозку завжди залишався на низькому рівні. Така ж ситуація виникала, якщо пуголовкам вводили в мозок водорості або бактерії-мутанти, які не здатні до фотосинтезу. Подробиці дослідження опубліковані у журналі iScience.

При впливі світла мозок пуголовків з ціанобактеріями та зеленими водоростями всередині отримував велику кількість кисню.

Новий засіб живлення тканин киснем?

Звичайно, ціанобактерії не замінять ШВЛ, оскількивони забезпечують лише місцеве насичення киснем. Але це робить дослідження менш значущими. За словами авторів, отримані результати демонструють, що одноклітинні фотосинтезуючі мікроорганізми здатні служити новим засобом контрольованого збільшення надходження кисню до тканин. Їх можна використовувати, наприклад, підвищення рівня кисню в клітинних культурах, в експлантованих органах чи зрізах мозку.

Крім того, фотосинтезуючі організмивиробляють не лише кисень, а й цукор. Отже, цілком можливо, що їх метаболічні здібності можуть бути використані для синтезу поживних речовин. Оскільки інтенсивність, тривалість та спектр світла можна контролювати з високою точністю, цей метод також може надати нові підходи до дослідження ролі кисню у метаболічних процесах. Насамкінець нагадаю, що раніше я розповідав про інше, не менш цікаве дослідження, в якому вчені розглядали можливість харчування всього організму киснем через кишечник. Останній, по суті, має виконувати функцію легень.