کرم هایی که چراغ راهنمایی را دنبال می کنند

به گزارش ایسنا و به نقل از نیواطلس، دانشمندان ژاپنی با کاشت پروتئین های حساس به نور در کرم ها توانستند با تابش نور سبز و متوقف کردن آنها در زیر نور فرابنفش آنها را به حرکت وادار کنند.

موجودات زنده می توانند به محرک های زیادی مانند نور یا مواد شیمیایی موجود در محیط خود پاسخ دهند که به آنها کمک می کند تا غذا پیدا کنند و با این توانایی از خطرات دوری کنند.

در همین حال، هک کردن این سیستم حسی ممکن است به دانشمندان اجازه دهد تا سایبورگ های کنترل از راه دور ایجاد کنند. به عنوان مثال، می توان به سوسک ها دستور داد که به طور غریزی با تحریک الکتریکی شاخک های خود از یک مانع دور شوند.

اصطلاح سایبورگ ترکیبی کوتاه از دو واژه سایبرنتیک و ارگانیسم است که به ارگانیسمی با اجزای آلی و مکانیکی اشاره می کند. این اصطلاح در سال 1960 زمانی که مانفرد کلاین و ناتان اس. کلاین از آن در مقاله ای در مورد مزایای استفاده از سیستم های خودسازمان انسان-ماشین در فضا استفاده کردند، ابداع شد. در واقع، آغاز ایجاد سایبورگ زمانی آغاز شد که تعامل انسان و کامپیوتر (HCI) ظاهر شد.

دانشمندان دانشگاه متروپولیتن اوزاکا از پروتئین هایی به نام اپسین به عنوان محرک برای این مطالعه جدید استفاده کردند. این پروتئین ها به طول موج های مختلف نور حساس هستند و در میدانی به نام اپتوژنتیک با ارسال سیگنال هایی که می توانند سایر مدارهای عصبی مرتبط را تحریک کنند، برهم کنش دارند.

تحقیقات قبلی روی اپسین ها نشان داده است که می توان از آنها برای بازگرداندن بینایی به موش های کور یا تعدیل درد در پاسخ به نور استفاده کرد.

در این مورد، محققان از آنها برای کنترل مستقیم حرکات یک کرم کوچک به نام C. elegans استفاده کردند که معمولاً در مطالعات آزمایشگاهی استفاده می شود. دو اپسین در این کرم ها کاشته شد. یکی از پشه‌ها گرفته شده در سلول‌های حسی کرم‌ها قرار داده شده تا موجودات از محرک دور شوند، این نور است. اپسین دوم، از پستانداران، به نور UV حساس است و در نورون های حرکتی کرم ها کاشته شد.

در نهایت، این بدان معنی بود که کرم ها با قرار گرفتن در معرض نور سبز شروع به حرکت کردند و در زیر نور UV کاملا متوقف شدند. تیم تحقیقاتی این تکنیک را آزمایش کرده و دریافته است که می تواند بارها و بارها کار کند. این نشان می دهد که پروتئین ها با قرار گرفتن مکرر در معرض تابش آسیب نمی بینند. همچنین نشان می دهد که می توان از این فناوری برای ایجاد سیستم های سیگنال نوری استفاده کرد که عملکردهای مختلفی را تحت رنگ های مختلف نور انجام می دهند.

پروفسور میتسوماسا کویاناگی، نویسنده اصلی این مطالعه، گفت: «پشه و هم اپسینی که ما استفاده کردیم اعضای خانواده گیرنده‌های پروتئینی (GPCR) هستند که برای حس کردن محرک‌های مختلف از جمله بو، طعم، هورمون‌ها و انتقال‌دهنده‌های عصبی استفاده می‌شوند. برای پرداختن به GPCR های مختلف، پیام های درون سلولی و پاسخ های فیزیولوژیکی بعدی آنها.

گیرنده های جفت شده با پروتئین G یا GPCR ها گروه بزرگی از گیرنده های پروتئینی هستند که در سطح بیرونی غشای سلولی قرار دارند و پس از اتصال به لیگاند خود (مانند آدنوزین، مواد افیونی یا آدرنالین) تغییر شکل داده و فعال می شوند. پروتئین G می تواند گوانوزین دی فسفات (GDP) را به گوانوزین تری فسفات (GTP) تبدیل کند. گوانوزین تری فسفات یک سری واکنش ها را آغاز می کند که نتیجه نهایی آن رساندن پیام های مختلف به سلول و ایجاد تغییراتی در عملکرد آن است.

دقیقاً مشخص نیست که این تحقیق به چه کاربردهایی می‌تواند منجر شود، اما تیم تحقیقاتی می‌گوید این پیشرفتی در درک زیست‌شناسی این سیستم‌های حسی است و در نهایت می‌تواند به اکتشافات دارویی جدید منجر شود.

این تحقیق در مجله PNAS منتشر شده است.

انتهای نامه