2014-05-10

Крок вперед в кріогеніці

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 0.00 (0 голосів)

Дріжджі S. cerevisiae і круглі черви C. elegans

Зроблено ще один крок до можливості занурити людину в крижаний холод і повернути до життя, щоб та змогла долетіти до зірок або просто побачити далеке майбутнє. Експерименти показують, що при цьому таку людину доведеться позбавити кисню.

Ще кілька років тому Марк Рот (Mark Roth) і його команда показали принципову можливість перевести ссавців в режим анабіозу за допомогою сірководню, який блокує отримання клітинами кисню. Тоді вчені і зацікавилися тим механізмом, завдяки якому кисневе голодування (аноксія) стимулює перехід до анабіозу. І нові роботи проливають світло на цю проблему.

Цього разу об'єктами експериментів стали вельми популярні у біологів організми - звичайні пивоварні дріжджі Saccharomyces cerevisiae та круглі черви Caenorhabditis elegans. Для початку представників обох видів вчені охолоджували протягом доби (для дріжджів - до 11-16 оС, для зародків черв'яків - до 4 оС). Як і варто було очікувати, після цього більше 99% особин загинуло - у випадку червів вони не змогли розвинутися до дорослої форми. Все зрозуміло.

Але потім вчені розглянули вплив на цей процес аноксії, попередньо розміщуючи дріжджі і черв'яків в атмосферу азоту, нешкідливого і інертного, повністю позбавлену кисню. Потім - знову охолодження на 24 години. Виявилося, що близько 2/3 дріжджових клітин успішно перенесли холод і після повернення до нормальної температури почали рости і розмножуватися. Число червів, що вижили, виявилося ще більшим - понад 97%. Очевидно, кисневе голодування якимось чином допомагає клітинам переносити переохолодження.

Досліджуючи механізми цього явища, учені на чолі з Ротом дійшли до цікавого висновку: аноксія сприяє збереженню життєвих функцій після переохолодження за рахунок майже повної зупинки клітинного циклу.

Припустимо, такого не сталося, і ми помістили C. elegans на холод. Життєвий цикл клітин порушується: клітина в таких умовах нездатна ділитися, але деякі елементи продовжують працювати. Конкретно мова йде про ріст елементів «клітинного скелету», центросом, які організовують білковий каркас мікротрубочок. Інакше кажучи, клітина готує себе до майбутнього поділу, утворює для цього додаткові центросоми та інші мікроструктури - але поділ не починається. Результат буде приблизно таким, ніби Ви вирішили побудувати хмарочос в гаражі: вільне місце швидко закінчиться, і в якийсь момент гараж просто не витримає.

Дійсно, протягом перших же 4-х годин на холоді у 43% зародків круглих черввів зафіксовано появу надлишкової кількості центросом, а до 24-ї години їх кількість перевищує 90%. У клітині настає справжній хаос, який, як тільки клітина повертається до кімнатної температури і всі процеси в ній починають проходити з нормальною швидкістю, приводить до загибелі.

Саме в цьому моменті і «спрацьовує» аноксія: нестача кисню ставить клітину на межу швидкої загибелі і змушує швидко припиняти будь-яку діяльність, включаючи і синтез нових центросом і мікротрубочок. Ну а коли температура стає нормальною, всі процеси відновлюються без порушення збалансованості. Як написали автори дослідження, «викликаний аноксією стан анабіозу (...) охороняє клітину від виникнення при низьких температурах непоправних помилок в життєвому циклі».

І хоча очевидно, що від цих досліджень до реального використання кріогенних технологій ще дуже далеко, в світі вже функціонують справжні «кріогенні банки», де дбайливо зберігаються представники вимираючих видів.

За матеріалами fhcrc.org.

 

Коментарі:

blog comments powered by Disqus