Ученые смогли заставить головастиков дышать водорослями, введенными в кровь
Головастиков заставили дышать кислородом, выделенным водорослями, которых ввели в их кровеносную систему. Об этом 13 октября пишет издание Science Daily.
Ведя двойную жизнь в воде и на суше, лягушки в течение своей жизни используют множество способов дыхания — через жабры, легкие и кожу. Теперь немецкие ученые разработали еще один метод, который позволяет головастикам «дышать», вводя водоросли в их кровоток для снабжения кислородом.
Разработанный метод обеспечивал достаточное количество кислорода для эффективного спасения нейронов мозга головастиков, лишенных кислорода.
«Водоросли на самом деле производили столько кислорода, что они могли бы оживить нервные клетки, если хотите, — говорит старший автор Ханс Страка из Мюнхенского университета Людвига-Максимилиана. — Для многих это звучит как научная фантастика, но, в конце концов, это просто правильное сочетание биологических схем и биологических принципов».
Страка изучал потребление кислорода мозгом головастиков африканских когтистых лягушек (Xenopus laevis), когда во время обеденного разговора с ботаником возникла идея объединить физиологию растений с нейробиологией: использовать силу фотосинтеза для снабжения нервных клеток кислородом. Идея не показалась надуманной. В природе водоросли гармонично живут в губках, кораллах и анемонах, обеспечивая их кислородом и даже питательными веществами. Почему не у позвоночных, таких как лягушки?
Чтобы изучить возможность, команда ввела зеленые водоросли (Chlamydomonas renhardtii) или цианобактерии (Synechocystis) в сердца головастиков. С каждым ударом сердца водоросли медленно продвигались по кровеносным сосудам и в конце концов достигли мозга, сделав полупрозрачного головастика ярко-зеленым. Яркий свет, направленный на этих головастиков, побуждал оба вида водорослей передавать кислород в соседние клетки.
После распределения водорослей по мозгу исследователи изолировали головастика и поместили его в кислородную пузырьковую ванну с необходимыми питательными веществами, которые сохраняли бы функционирование клеток, что позволило команде контролировать нервную активность и уровень кислорода.
Когда исследователи убрали кислород из ванны, нервы перестали работать. Однако освещение головы головастика перезапустило нейронную активность в течение 15-20 минут, что примерно в два раза быстрее, чем наполнение ванны кислородом. Восстановленные нервы работали так же или даже лучше, чем до кислородного истощения, показывая, что метод исследователей был быстрым и эффективным.
«Нам удалось продемонстрировать доказательство принципа эксперимента с этим методом. Он был удивительно надежным и, на мой взгляд, прекрасным подходом, — говорит Страка. — Смысл работы на самом деле не означает, что вы можете применить ее результаты, но это первый шаг к началу других исследований».
Хотя исследователи думают, что их открытия могут когда-нибудь привести к новым методам лечения состояний, вызванных инсультом или недостатком кислорода, например, под водой и на большой высоте, водоросли еще далеко не готовы войти в наше кровообращение.
Следующий шаг команды — посмотреть, смогут ли введенные водоросли выжить внутри живых головастиков и продолжить производство кислорода, не вызывая иммунного ответа, который наносит ущерб животным.
Страка также предвидит, что его исследования принесут пользу другим лабораториям, работающим с изолированными тканями или органоидами. Внедрение производящих кислород водорослей может помочь этим тканям развиваться и повысить их выживаемость, потенциально уменьшая потребность в живых животных для экспериментов.
«У вас должны быть новые идеи и новые концепции, которые нужно исследовать; это один из способов, которыми движется наука, — говорит Страка. — Если вы непредубеждены и обдумаете это, то внезапно вы сможете увидеть все возможности одной идеи».
