В перспективе это достижение может позволить питать кислородом другие организмы, а может быть, даже человека. Под водой или на очень большой высоте.
Фотосинтезирующие водоросли, введённые в кровеносные сосуды головастиков, снабжали их мозг кислородом.
Земноводные, или амфибии, так называются, потому что они ведут двойную жизнь: могут жить в воде и на суше. Лягушки тоже земноводные, и в течение своей жизни они используют множество способов дыхания - через жабры, через лёгкие и даже через кожу.
Немецкие учёные подарили немного сверхъестественные способности головастикам африканских когтистых лягушек (Xenopus laevis), живущим в воде. Фактически они разработали метод, который позволяет головастикам "дышать" благодаря вынужденному симбиозу с водорослями.
Их внедрили в кровоток для снабжения организма животных кислородом (предварительно лишённых привычного способа дыхания). Напомню, что водоросли производят кислород в ходе фотосинтеза под воздействием света. Так вот, такое вмешательство обеспечило мозг головастиков достаточным для работы нейронов мозга количеством кислорода.
«Для многих это прозвучит как научная фантастика, но, в конце концов, это просто правильное сочетание биологических схем и биологических принципов», - говорит автор исследования Ханс Страка из Мюнхенского университета Людвига-Максимилиана.
К слову, это вынужденное соседство встречается и в природе: водоросли гармонично сосуществуют с губками, кораллами и анемонами, обеспечивая их кислородом и даже питательными веществами. Учёные задались вопросом: почему же нельзя снабдить ими тело позвоночных животных, таких как лягушки.
Когда немецкие исследователи ввели зеленые водоросли (Chlamydomonas renhardtii) или цианобактерии (Synechocystis) прямо в бьющиеся сердца головастиков, полупрозрачные вены животного постепенно стали зелёными.
С каждым ударом сердца водоросли медленно продвигались по кровеносным сосудам и в конце концов достигли мозга, сделав полупрозрачного головастика ярко-зеленым. При освещении водоросли начали выделять кислород и отдавать его соседним клеткам.
Далее учёные провели немного бесчеловечный эксперимент (необходимый, впрочем, для получения доказательств работы метода). После распределения водорослей по мозгу животного исследователи "изолировали" голову головастика и поместили её в кислородную пузырьковую ванну с необходимыми питательными веществами. Таким образом они сохраняли работу клеток. Также это позволило команде контролировать нервную активность и уровень кислорода в мозге.
Когда исследователи удалили кислород из ванны, нейроны мозга перестали работать ("умерли"). Однако последующее освещение головы головастика перезапустило нейронную активность в течение 15-20 минут. Если бы ванну просто снова наполнили кислородом, то это произошло бы примерно в два раза медленнее. Оживлённые нейроны работали так же или даже лучше, чем до кислородного истощения. Получается, метод исследователей работает, быстро и эффективно.
Теперь исследователи надеются, что их подход рано или поздно поможет создать новые методы лечения людей после инсульта или какого-либо кислородного голодания. А может быть, люди будущего с помощью водорослей смогут "дышать" под водой и на большой высоте?! Да, ввести водоросли в наш кровоток не так-то просто, также сложно их там подсветить (всё-таки мы не прозрачные головастики).
А пока следующий шаг команды - посмотреть, смогут ли введенные водоросли выжить внутри живых головастиков и продолжать производство кислорода, не вызывая иммунного ответа, который бы наносил ущерб организму животным.
Ещё одна сфера применения: поддержание жизни лабораторных тканей. Экспериментов с ними проводится много, а животных сегодня стараются использовать всё реже. Водоросли могли бы поддерживать "изолированные" ткани в жизнеспособном состоянии дольше, а значит, будет страдать меньше животных.
Статья учёных, рассказывающая об этом достижении, вышла в журнале iScience.
Мы пишем про достижения науки, суперсовременные технологии и их внедрение, рассказываем о том, каким будет будущее. Если вам нравятся наши новости, подписывайтесь на наш канал и не забывайте ставить лайки. Эти нехитрые действия помогают нам в развитии и сборе средств для финансирования проекта.
Также наши сообщества есть в Telegram, twitter, ВК, Facebook, "Одноклассниках". Приходите, если вы бываете там чаще, чем на Дзене.
