Mälestused tekivad puutumatuna krüogeensest ülestõusmismasinast

Paljud loomad suudavad üle elada pikaajalise külmumistemperatuuriga kokkupuute. Selleks käivitavad nad teel külmunud olekusse keeruka „külmutamisprogrammi“ ja väljapääsul veel ühe „sula“ programmi. Kuigi loomade külmutamisel ja sulatamisel on toimunud edusamme, millel puuduvad sellised sisseehitatud külma ellujäämise reaktsioonid, ei ole selgeks tehtud, kas olulised kõrgema taseme funktsioonid, nagu mälu, tekiksid kahjustamata. Kaks teadlast, Natasha Vita-More ja Daniel Barranco, on nüüd esimest korda tõestanud, et krüogeensuspensiooniga ussid säilitavad pärast reanimatsiooni spetsiifilisi omandatud mälestusi.



Selleks tuleb teadlased koolitasid esmalt ussid liikuma kindlatesse piirkondadesse, kui tunnevad bensaldehüüdi (mandliõli komponendi) lõhna. Pärast selle uue ülesande õppimist vannitati usse glütseroolil põhinevas krüoprotektorilahuses ja pandi sügavkülma. Kui ussid sulatati, mäletasid nad oma tööd ja kolisid bensaldehüüdi levides õigesse kohta. Teadlased võrdlesid kahte erinevat jahutusmeetodit: esimene neist põhines vanamoodsel rakkude või elundite külmutamise viisil - madal kontsentratsioon krüoprotektorit ja aeglast jahutus- / sulamistsüklit. Teine viis oli agressiivsem protseduur, mida nimetatakse klaasistamiseks.

Klaasistamiseks on vajalik krüoprotektori suurem kontsentratsioon, kuid külmumine ja sulamine toimub nii kiiresti, et kahjustavatel jääkristallidel pole palju võimalusi tekkida. Vaid umbes kolmandik aeglasel meetodil külmutatud ussidest jääb ellu, samas kui ellu jäävad peaaegu kõik klaasistunud. Üllatuslikult leidsid Vita-More ja Barranco, et kummagi meetodi abil külmutatud ussid säilitasid õige mälu, mida teha.

Uss



Kuigi see on krüoonika jaoks hea uudis, eeldame, et palju suuremate närvisüsteemide (nagu meie) habras kiud ja õrnad ekstsentratsioonid sellise katsumuse tervena üle elada , on vaja veidi rohkem hoolt. Krüoprotektori sisestamiseks väljastpoolt suurema keha kõikidesse nurkadesse peate tavaliselt vere välja laskma ja uue lahuse vereringesüsteemi kaudu sisse pumpama. Ehkki see võib korralikult tehes üsna hästi töötada, on probleem tagaküljel - nimelt krüoprotektori tagasi saamiseks.

Loomad, nagu arktilised kalad, konnad või putukad, suudavad üle elada mitu külmutamis- / sulamistsüklit, kuna nad teevad seda pigem alt üles kui ülevalt alla. Teisisõnu, igal lahtril on külmutamise protokolli kohalik koopia, mis on selle jaoks ainulaadselt skriptitud. Seetõttu saab rakk toota või importida mitte ainult krüoprotektoreid ja seonduvaid abiaineid, mida ta vajab, vaid ka toota ja eksportida tooteid, mida raku peremeesorganism vajab (mis omakorda tuleb toimetada teistesse organitesse, mis nõuavad peremeesorganit) .

Kui külmutamise ellujäämiseks oli vaja ainult seda, et iga rakk keriks välja paar miljonit antifriisivalgu koopiat, sünteesiks mõnda jääkristalli blokeerivat glütserooli või impordiks glükoosi, siis võidakse selle hõlbustamiseks teha spetsiaalsed geneetilised korraldused. Uut DNA-d võiks ühendada koos soojalt indutseeritavate promootoritega, et hoida külmunud valgud õnnelikul ajal korralikult alla surutud.



Kahjuks asjad tegelikult nii ei käi. Jõuluvana ei täida 10 000 saaniga tellimust, kui põhjapoolusel pole puid. Samamoodi ei suuda rakud tõenäoliselt täita nõudeid, mida massiivne, peaaegu kohene antifriisivalkude süntees teeks, välja arvatud juhul, kui kogu selle genoom või vähemalt kriitilistes ainevahetustsüklites olevad geenid, mis varustavad ehitusplokkidega (ja neid hiljem lagundavad), , on sarnaselt samaaegselt kohandatud sügava evolutsioonilise aja jooksul. Külmumisvastaste valkude puhul näib, et algsed valgud arenesid soolestikus seedetrüpsiinidest, arvatavasti selleks, et tulla toime külmale vastuvõtlike vedelikega, mis sinna kogunema kipuksid.

Olenditel, kes sünteesivad muid krüoprotektoreid, nagu glütserool või glükoos, on oma erivajadused. Organismi tasemel operatsioonisüsteem peab olema sisse lülitatud, nii et iga elund varustaks vajalikku ja seejärel lülitatakse see õiges järjekorras välja, nii et kõige olulisemad funktsioonid jäävad lõpuni võrku. Näiteks toodavad arktilised konnad madalal temperatuuril erilist insuliini vormi, et stimuleerida rakke verega varustatud glükoosi ahmima. Selle glükoosijärjekorra peab täitma maks, mis on selle hoolega pakkinud suurte glükogeeni molekulidena, mis tuleb nüüd lagundada, kasutades nende metaboolse sünteesi programmi vastupidi. Kui saabub kevad ja konn soojeneb, tuleb ekstra glükoos rakkudest kiiresti eemaldada, enne kui see valke kahjustab, ning seejärel neerude eritumise kaudu ringlusse võtta ja lõpuks põies säilitada.

Kui jääkristall tekib, algavad need tavaliselt rakuvälistes piirkondades, viies seal jaotunud lahustunud molekulid tihedasse kogudusse. Järgnev kõrge kontsentratsioon tõmbab raku sisemusest vett osmootiliselt välja ja ummistab ka seal asju. Külmaga kohanenud olendites viib keha lisavett erinevatesse „ohututesse” kambritesse, kus sellega tegelevad mitmesugused mehhanismid, mis on kõik väga kavandatud ja rutiinselt täidetud.



Näitamine, et ussiaju suudab ülalt alla külmutamist kunstlike vahenditega toime tulla, on oluline samm suuremate organismide puhul sama teha. Kui rohkem teadlasi leiab koha, kuhu Vita-More ja Barranco on nüüd viinud, võib ellujäävat krüoonilist suspensiooni lõpuks süvalaiendada neile, kes seda soovivad.

Copyright © Kõik Õigused Kaitstud | 2007es.com