Мозок — один з найбільш енергоємних органів, так як кожну секунду нервові клітини повинні обробляти величезну кількість сигналів. Зокрема, для їх роботи потрібна велика кількість кисню, тому що більша частина енергії, необхідної для виконання завдань, генерується аеробним метаболізмом. Тварини отримують кисень з навколишнього середовища, збагачуючи їм кров за допомогою легенів. Деякі ж організми, а саме фотосинтезуючі рослини, здатні самі його виробляти, використовуючи в якості джерела енергії світло. Завдяки йому вони синтезують органічні речовини, при цьому в якості побічного продукту виділяється кисень. З огляду на цю особливість, вчені мюнхенського університету імені людвіга і максиміліана зацікавилася можливістю використання фотосинтезуючих мікроорганізмів для безпосереднього постачання мозку киснем. Дослідження показали, що кисню, що виділяється зеленими водоростями, дійсно достатньо, щоб живити мозок.
Зелені водорості показали свою здатність забезпечити мозок киснем
Ціанобактерії як джерело кисню для мозку
В якості джерела необхідного для життя газу вченими було вирішено використовувати мікроорганізми — одноклітинні зелені водорості і ціанобактерії. До слова, останні свого часу, коли земля сповільнила своє обертання, забезпечили киснем всю нашу атмосферу. Тому їх здатність ефективно виробляти кисень добре відома.
Велика частина кисню в атмосфері землі з’явилася завдяки цим бактеріям
Досліди проводилися на пуголовках пазуристої жаби xenopus laevis. У період, коли у пуголовків відростали передні лапи, їм в камери серця вводили ціанобактерії synechocystis і зелені водорості. Зазначу, що вченим важливо було ввести джерела кисню саме в серцеву камеру, а не серцевий м’яз, що забезпечувало доставку бактерій і водоростей разом з кров’ю безпосередньо в мозок. Зрозуміло, вони поширювалися по всьому організму пуголовків, проте основна їх частина була сконцентрована саме тут.
Для проведення експерименту, пуголовків позбавляли можливості отримувати кисень природним способом. Однак, коли на мозок впливали світлом, він дійсно отримував велику кількість кисню. Концентрацію газу вимірювали в шлуночках мозку, тобто системі порожнин, які заповнені спинномозковою рідиною. Коли ж світло вимикали, в 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 для вас ще більше цікавих матеріалів.
Щоб остаточно виключити можливі неточності дослідження, вчені виконали те ж саме зі звичайними пуголовками, яким не вводили в мозок зелені водорості і ціанобактерії. Результат виявився очікуваним – в безкисневому середовищі нейрони їх мозку припиняли роботу, при цьому світло ніяк не змінював ситуацію, так як рівень кисню в їх мозку завжди залишався на низькому рівні. Така ж ситуація виникала, якщо пуголовкам вводили в мозок водорості або бактерії-мутанти, які нездатні до фотосинтезу. Подробиці дослідження опубліковані в журналі iscience.
При впливі світла мозок пуголовків з ціанобактеріями і зеленими водоростями всередині отримував велику кількість кисню
Новий засіб харчування тканин киснем?
Звичайно, ціанобактерії не замінять швл, так як вони забезпечують лише місцеве насичення киснем. Але це не робить дослідження менш значущими. За словами авторів, отримані результати демонструють, що одноклітинні фотосинтезуючі мікроорганізми здатні служити новим засобом контрольованого збільшення надходження кисню в тканини. Їх можна використовувати, наприклад, для підвищення рівня кисню в клітинних культурах, в експлантованих органах або в зрізах мозку.
Крім того, фотосинтезуючі організми виробляють не тільки кисень, але і цукор. Так що цілком можливо, що їх метаболічні здібності можуть бути використані для синтезу поживних речовин. Оскільки інтенсивність, тривалість і спектр світла можна контролювати з високою точністю, цей метод також може надати нові підходи до дослідження ролі кисню в метаболічних процесах. Наостанок 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, повинен виконувати функцію легенів.
