งานวิจัยใหม่และเพื่อนร่วมงานที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ได้เปิดเผยว่าการเคลื่อนที่ของของไหลและความดันทางกลโดยตรงกระตุ้นการปล่อยแสงเรืองแสงจากสิ่งมีชีวิตในทะเลได้อย่างไร การเรืองแสงเกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิตหลากหลายชนิด รวมทั้งไดโนแฟลกเจลเลต ซึ่งเป็นแพลงก์ตอนเซลล์เดียวที่มีบทบาทสำคัญในห่วงโซ่อาหารในน้ำ แม้จะมีความสำคัญระดับโลก แต่นักวิทยาศาสตร์ก็ยังไม่เข้าใจ
อย่างถ่องแท้
ว่าสิ่งมีชีวิตเหล่านี้ปล่อยแสงสีเขียว-น้ำเงินออกมาเพื่อตอบสนองต่อการเคลื่อนที่ของของไหลในสภาพแวดล้อมได้อย่างไร ทีมของโกลด์สตีนศึกษาว่าความเข้มของแสงจากไดโนแฟลเจลเลตมีความสัมพันธ์กับตัวกดดันเชิงกลต่างๆ อย่างไร พวกเขาทำสิ่งนี้โดยให้สิ่งมีชีวิตขนาดเล็กสัมผัสกับสิ่งเร้าสองประเภท
ที่เลียนแบบการโจมตีเชิงกลของนักล่าและว่ายน้ำในคลื่นที่มีประชากรหนาแน่น ทีมงานสร้างการศึกษาจากงานก่อนหน้าและเพื่อนร่วมงานที่สถาบันสมุทรศาสตร์สคริปส์ในสหรัฐอเมริกา ทีมที่หดตัวด้วยกล้องจุลทรรศน์, การไหล การไหลของไมโครฟลูอิดิก และกล้องจุลทรรศน์แรงอะตอม
เพื่อศึกษาไดโนแฟลเจลเลต“ขั้นตอนตรรกะถัดไป”“งานของเราเป็นขั้นตอนต่อไปที่ต่อยอดจากงานของ [Latz] โดยใช้เทคโนโลยีไมโครปิเปตต์เพื่อเก็บเซลล์แต่ละเซลล์และใช้การเปลี่ยนรูปร่างผนังเซลล์เชิงปริมาณ ทั้งหมดนี้ด้วยการถ่ายภาพความเร็วสูง” โกลด์สตีนอธิบาย การเรืองแสง
ของไดโนแฟลกเจลเลตนั้นมีเอกลักษณ์เฉพาะตัวจากหลายมุมมอง น้ำตกทางชีวเคมีและเซลล์ที่นำไปสู่แสงวาบเริ่มต้นขึ้นเมื่อเยื่อหุ้มเซลล์อยู่ภายใต้ความเครียดเชิงกล ซึ่งจะไปกระตุ้นตัวรับในเยื่อหุ้มเซลล์ สัญญาณเชิงกลนี้ถูกแปลเป็นสัญญาณไฟฟ้าโดยการเพิ่มความเข้มข้นของแคลเซียมไอออน
เป็นผลให้เยื่อหุ้มของออร์แกเนลล์ชั้นในสลับขั้วและสร้างศักย์ไฟฟ้าที่แพร่กระจายไปตามเยื่อหุ้มเซลล์ ในที่สุด ค่า pH ของสิ่งแวดล้อมจะลดลง ส่งเสริมปฏิกิริยาออกซิเดชันของลูซิเฟอร์รินที่เร่งปฏิกิริยา
โดยลูซิเฟอเรส ซึ่งมาพร้อมกับการปลดปล่อยโฟตอน
วิชาทดลอง
ในอุดมคติเพื่อตรวจสอบกระบวนการทางชีวกายภาพพื้นฐาน โกลด์สตีนและทีมงานของเขาถือเซลล์เดี่ยว ไดโนแฟลเจ ลเลตไว้บนไมโครปิเปตต์แก้วโดยใช้การดูด วัดได้ตั้งแต่ 30–1,000 ไมโครเมตร พวกมันเป็นวัตถุทดลองในอุดมคติเนื่องจากความแข็งแกร่งและความคล่องตัวที่ลดลง
จากข้อมูลของโกลด์สตีน ทีมงานมักจะจัดการเซลล์แต่ละเซลล์มากถึง 20 ครั้งโดยไม่มีความเสียหายที่ชัดเจนเซลล์ได้รับการกระตุ้นทางกลไกโดยการส่งไอพ่นของของเหลว (ตัวกลางการเจริญเติบโต) ที่จมอยู่ใต้น้ำไปที่เซลล์เดียว หรือโดยการบีบเซลล์เดียวระหว่างปิเปตสองปิเปตด้วยความแม่นยำ
ระดับไมโครรอน ความผิดปกติของผนังเซลล์ถูกตรวจสอบโดยการถ่ายภาพโดยตรงด้วยกล้องความเร็วสูงผลการวิจัยพบว่าเซลล์จะกะพริบก็ต่อเมื่อความดันของเหลวสูงพอที่จะทำให้เกิดการเปลี่ยนรูปของผนังเซลล์อย่างมีนัยสำคัญ แฟลชเกิดขึ้นและสลายตัวภายในเสี้ยววินาที
ในที่สุด
ความเข้มของแสงเรืองแสงจะลดลง ส่วนใหญ่อาจเป็นเพราะลูซิเฟอรินอ่อนล้า สิ่งที่น่าสนใจคือ การเรืองแสงจากสิ่งมีชีวิตมีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้นในบริเวณศูนย์กลางรอบๆ นิวเคลียสของเซลล์ สำหรับสิ่งเร้าเชิงกล ความเข้มของแสงจะต่ำเมื่อการเสียรูปมีขนาดเล็ก (ไม่ว่าจะมีความเร็วเท่าใดก็ตาม)
หรือเมื่ออัตราการเปลี่ยนรูปมีขนาดเล็ก (ไม่ว่าจะมีการเสียรูปเท่าใดก็ตาม) อย่างไรก็ตาม แฟลชเรืองแสงจากสิ่งมีชีวิตมีขนาดใหญ่เมื่อทั้งการเสียรูปและอัตราของมันสูง ผลลัพธ์เหล่านี้ชี้ให้เห็นว่าเมมเบรนและช่องแคลเซียมมีคุณสมบัติยืดหยุ่นหนืด ซึ่งได้รับการยืนยันโดยแบบจำลองปรากฏการณ์วิทยา
“ยินดีต้อนรับผลงาน”จากข้อมูลของ Latz “การศึกษานี้ให้การสนับสนุนความรู้ของเราเกี่ยวกับการตอบสนองของกลไกในระบบการเรืองแสงของสิ่งมีชีวิตไดโนแฟลกเจลเลต ฉันชื่นชมการใช้โหมดควบคุมและเชิงปริมาณของการกระตุ้นเชิงกลโดยใช้เทคนิคการวิเคราะห์ที่ซับซ้อน”
“ความท้าทายประการหนึ่งของเราคือความไม่ลงรอยกันระหว่างความไวในมาโครโฟลว์และการกระตุ้นระดับจุลภาค โดยพิจารณาจากการกระจายตัวของกลไกเซ็นเซอร์ภายในเซลล์ที่ยังไม่ทราบ และวิธีการรวมกิจกรรมของพวกมันเข้ากับการตอบสนองทั้งเซลล์ เมื่อฉันเกษียณแล้ว ฉันหวังว่าสิ่งนี้
ได้แสดงให้เห็นเมื่อหลายปีก่อนแล้วว่าสามารถใช้ไดโนแฟลเจลเลตเป็นเซ็นเซอร์เฉพาะที่สำหรับการตัดของไหลได้ ตอนนี้เราสนใจอย่างมากเกี่ยวกับบทบาทของไดโนแฟลเจลเลตในสาหร่ายบลูม เพื่อขยายความเข้าใจของเราเกี่ยวกับกลไกของผนังเซลล์ และในการกระจายแรงและแสงไปทั่วร่างกาย
ของเซลล์ทั้งหมด”จะเป็นแรงบันดาลใจให้คนอื่นทำงานต่อไปของเขาต่ำเกินไป เช่นเดียวกับบริษัทยักษ์ใหญ่ของสหรัฐฯ ในเวลานั้น ฉันก็มั่นใจเหมือนกันว่าเราไม่สามารถไว้วางใจนักวิทยาศาสตร์ วิศวกร หรือผู้เชี่ยวชาญด้านนโยบายสาธารณะในการทำนายว่าความก้าวหน้าเหล่านั้นจะเกิดขึ้นที่ใด
หรือจะมีผลกระทบในทางใดมากที่สุด” รายงานยังพิจารณาว่าการทบทวนโดยเพื่อนสามารถยับยั้งความคิดสร้างสรรค์และการรับความเสี่ยงในการวิจัยได้อย่างไร “ไม่มีรางวัลสำหรับวิทยาศาสตร์ที่มีความเสี่ยงแห่งมหาวิทยาลัยชิคาโกกล่าวกับคณะกรรมการ “มันสำคัญเกินไปที่จะเผยแพร่”
รายงานแนะนำว่าเศษของทุนวิจัยของรัฐบาลควรสงวนไว้สำหรับการวิจัยเชิงเก็งกำไร แม้ว่าเงินควรได้รับการจัดสรรผ่านการทบทวนโดยเพื่อนและในความพยายามที่จะทำความเข้าใจผลการวิจัยที่ได้รับทุนสนับสนุนจากรัฐบาลมากขึ้น รายงานจึงแนะนำว่าควรเผยแพร่ข้อมูลสรุปภาษาอังกฤษอย่างง่ายของผลลัพธ์ทั้งหมด รวมถึงความหมายโดยนัยของผลการวิจัยทางอินเทอร์เน็ต
credit : เว็บแท้ / ดัมมี่ออนไลน์
