Фотосинтезиращи водорасли, инжектирани в кръвоносните съдове на попови лъжички, доставят кислород в мозъка им.

Водейки двоен живот във вода и на сушата, жабите имат много дихателни техники - чрез хрилете, белите дробове и кожата - през целия си живот. Сега германски учени са разработили друг метод, който позволява на поповите лъжички да „дишат“, като въвеждат водорасли в кръвта им, които доставят кислород за организма им. Разработеният метод, представен на 13 октомври в списание iScience, осигурява достатъчно кислород за ефективно спасяване на невроните в мозъка на попови лъжички, лишени от кислород.

„Водораслите всъщност произвеждат толкова много кислород, че биха могли да съживят нервните клетки, ако пожеляете“, коментира водещият автор Ханс Страка (Hans Straka) от Университета „Лудвиг-Максимилиан“ в Мюнхен. „За много хора това звучи като научна фантастика, но в крайна сметка това е просто правилната комбинация на биологични схеми и биологични принципи“.

Страка изучава консумацията на кислород в мозъка на попови лъжички на африканските ноктести жаби (Xenopus laevis), когато в разговор с ботаник възниква идеята за комбиниране на физиологията на растенията с неврологията: да се използва силата на фотосинтезата за снабдяване на нервните клетки с кислород. Идеята не изглеждаше пресилена. В природата водораслите живеят хармонично в гъби, корали и анемони, като им осигуряват кислород и дори хранителни вещества. Защо това да не стане при гръбначни животни като жаби?

За да проучи възможността, екипът инжектира зелени водорасли (Chlamydomonas renhardtii) или цианобактерии (Synechocystis) в сърцата на попови лъжички. С всеки сърдечен ритъм водораслите проникваха през кръвоносните съдове и в крайна сметка достигат до мозъка, обагряйки полупрозрачните попови лъжички в яркозелен цвят. Светлината върху тези попови лъжички подтикна и двата вида водорасли да изпомпват кислород до близките клетки.

След разпространението на водораслите в мозъка, изследователите изолират главата на поповия лъжичка и я поставят в баня с кислородни балони с основни хранителни вещества, които биха запазили функционирането на клетките, позволявайки на екипа да следи невронната активност и нивата на кислород. Докато изследователите премахват кислорода от ваната, невроните престаат да показват активност. Осветяването на главите на поповите лъжички рестартира невронната активност в рамките на 15 до 20 минути, което е около два пъти по-бързо от запълването на банята с кислород, без  да са инжектирани водорасли. Съживените неврони също се представят много добре или дори по-добре, отколкото преди изчерпването на кислорода, което показва, че методът на изследователите е бърз и ефективен.

„Успяхме да демонстрираме експериментално принципа на този метод. Той бе невероятно надежден и ясен и в моите очи красив подход“, коментира Страка. „Това е първата стъпка, за да се започнат други проучвания“.

Макар изследователите да смятат, че техните открития някой ден могат да доведат до нови терапии за състояния, предизвикани от инсулт или среда с недостиг на кислород като например под вода и голяма надморска височина, водораслите далеч не са готови да влязат в кръвообращението ни. Следващата стъпка на екипа е да види дали инжектираните водорасли могат да оцелеят в живите попови лъжички и да продължат производството на кислород, без да причиняват имунен отговор, който причини вреда на животните.

Страка предвижда също така от неговите изследвания да се възползват и други лаборатории, които работят с изолирани тъкани или органоиди. Въвеждането на водорасли, произвеждащи кислород, би могло да помогне на тези тъкани да се развиват и да повиши степента им на оцеляване, потенциално намалявайки нуждата от живи животни за експерименти.

„Трябва да има нови идеи и нови концепции, които да се изследват. Това е един от начините, по които се управлява науката“, отбелязва Страка. „Ако сте отворени и мислите добре, изведнъж може да видите всякакви възможности от една идея“.

Справка: „Green oxygen power plants in the brain rescue neuronal activity“ by Suzan Özugur, Myra N. Chávez, Rosario Sanchez-Gonzalez, Lars Kunz, Jörg Nickelsen and Hans Straka, 13 October 2021, iScience.
DOI: 10.1016/j.isci.2021.103158

Източник: Not Science Fiction: German Scientists Harness the Power of Photosynthesis for New Way To „Breathe“, CELL PRESS