რა ხდება ტვინში, როცა ძალიან ცხელა?

• რომელი ორგანიზმები გადარჩებიან და რომლები შეეწირებიან კლიმატის ცვლილებას? თევზის პაწაწინა ლარვა გასაოცარ წარმოდგენას იძლევა იმის შესახებ, თუ როგორ რეაგირებს ტვინი ტემპერატურის მატებაზე.

• ცოცხალი ორგანიზმები გარემოს ტემპერატურის მატებისას არაეფექტურად ფუნქციონირებენ.

• კონკრეტულად რა ხდება ორგანიზმში, როცა ტემპერატურა ძალიან მაღალია?

NTNU-ის ბიოლოგიის დეპარტამენტის მკვლევრებმა პასუხის საპოვნელად გააერთიანეს გენეტიკური ტექნოლოგია და ნეიროფიზიოლოგიური მეთოდები.

„გვინდოდა გვენახა მექანიზმები, რომლებიც ზღუდავს ორგანიზმების თერმულ ტოლერანტობას. რომელი ცხოველები გადარჩებიან, როდესაც დედამიწაზე ტემპერატურა მოიმატებს კლიმატური ცვლილებების გამო და რატომ?  ჩვენ ავირჩიეთ ტვინზე დაკვირვება,“ – ამბობს ანდრეასენი.

კლიმატის ცვლილება იწვევს სიცხის ტალღებს

ჰაერის ცხელი ტალღები ყველა კონტინენტზე სულ უფრო ხშირად ვრცელდება, და წყალში მცხოვრები ცხოველები განიცდიან მათთვის მომაკვდინებელ დონემდე აღმავალ ტემპერატურას. თუკი დავადგენთ, როგორ შეიძლება ტემპერატურის ასეთი ზემოქმედების შეჩერება და იგი მომაკვდინებელი აღარ იქნება, მაშინ გვეცოდინება, როგორ გავუმკლავდეთ ამ პრობლემას და, კლიმატის ცვლილების პირობებში, ცოცხალი ორგანიზმების კვდომა თავიდან ავიცილოთ.

„თერმული ტოლერანტობის საკითხი ათწლეულების განმავლობაში ნაკვლევი თემაა და დიდი ხანია ვიცით, რომ ტემპერატურა მოქმედებს ტვინის აქტივობაზე. ახალი ისაა, რომ ახლა ჩვენ შეგვიძლია გამოვიყენოთ გენეტიკური ტექნოლოგია და ნეიროფიზიოლოგია ამ ფენომენის შესასწავლად, “ – ამბობს ანდრეასენი.

ტრონდჰეიმში, NTNU-ის მკვლევრებმა გამოიყენეს ახალგამოჩეკილი ზებრა თევზის ლარვები მათი ტვინის აქტივობის შესასწავლად, რა დროსაც ისინი თანდათან ზრდიდნენ ტემპერატურას თევზის ლარვის  გარშემო.

„ეს თევზები გენმოდიფიცირებულია იმგვარად, რომ მათი აქტიურობისას ტვინის ნეირონები ფლუორესცენტულ შუქს ასხივებს. ამ შუქის დანახვა შესაძლებელია ლარვის ცურვისას მასზე მიკროსკოპით დაკვირვებისას. თევზის ლარვები გამჭვირვალეები არიან და ეს საშუალებას გვაძლევს, პირდაპირ მათ ტვინებში ჩავიხედოთ,“ – ამბობს ანდრეასენი.

რეაგირების უნარის დაკარგვა

მკვლევრები თევზებს ცურვისას აკვირდებოდნენ და და თან ზრდიდნენ წყლის ტემპერატურას.

„ვხედავდით, როგორ იქცეოდნენ ლარვები: როდესაც ძალიან ცხელოდა, ისინი კარგავდნენ წონასწორობას და იწყებდნენ გულაღმა წრეზე ცურვას. მკვლევრები, რეაქციის შესამოწმებლად, კუდზე ეხებოდნენ მათ, ასეთ დროს, ჩვეულებისამებრ, ლარვები იწყებდნენ ცურვას, თუმცა მაღალი ტემპერატურისას, თევზები შეხებაზე აღარ რეაგირებდნენ. მართალია, ჯერ კიდევ ცოცხლები იყვნენ, მაგრამ, ეკოლოგიური თვალსაზრისით, ისინი შეიძლება მკვდრებად ჩაითვალონ. ამ მდგომარეობაში მყოფი თევზები ვერც მტაცებელს გაექცევიან და ვერც უფრო გრილი წყლისკენ იპოვიან გზას. სურათი რადიკალურად შეიცვალა მას შემდეგ, რაც ისინი დაბალი ტემპერატურის წყალში დავაბრუნეთ – ლარვები კვლავ გააქტიურდნენ,“ _ ამბობს ანდრეასენი.

სიცხე თიშავს ტვინს

საწყის ეტაპზე, მოვლენები სწორედ ისე მიმდინარეობდა, როგორც მკვლევრები ვარაუდობდნენ. თევზის თვალწინ შუქის ანთებით, მათ ასევე შეეძლოთ შეემოწმებინათ, აღიქვამდა თუ არა ტვინი ვიზუალურ შთაბეჭდილებებს. ტემპერატურის მატებასთან ერთად, ტვინმა მთლიანად შეწყვიტა რეაგირება სტიმულებზე და სრულიად უმოქმედო გახდა. მაგრამ შემდეგ, როდესაც მათ ტემპერატურა ოდნავ აწიეს, რაღაც მოხდა.

„მთელი ტვინი აენთო. ეს იყო ერთგვარი კრუნჩხვა“, – ამბობს ანდრეასენი.

ჩვეულებრივ, ტვინის აქტივობა შესამჩნევია მხოლოდ მცირე ზომის სინათლის ლაქების სახით, ტვინის განსაზღვრულ ნაწილებში. ახლა კი, გაოცებულმა მკვლევრებმა შეძლეს, მიკროსკოპის ქვეშ დაჰკვირვებოდნენ, რამდენიმე წამში როგორ გავრცელდა ფლუორესცენტული შუქი და პატარა თევზის ლარვის მთელი ტვინი მოიცვა.

„ვიცით, რომ ზებრა თევზის ტვინს საკმაოდ ბევრი საერთო აქვს ადამიანის ტვინთან – გენეტიკური მასალის 70 პროცენტი იგივეა – და მკვლევრებმა ივარაუდეს, რომ შესაძლებელია არსებობდეს  კავშირი იმას შორის, თუ რა ვნახეთ ამ თევზის ლარვებში  და თუ რას ვხედავთ იმ ბავშვების ტვინში, რომლებსაც სიცხე აქვთ“, – ამბობს ანდრეასენი.

ამის შემდეგ მკვლევრებს სურდათ, მიკროსკოპით დაჰკვირვებოდნენ ტვინის უჯრედების განსაკუთრებულ ტიპს – გლიურ უჯრედებს (გლიოციტებს).

„აღფრთოვანებული ვართ, რომ შეგვიძლია გამოვიკვლიოთ გლიური უჯრედების აქტივობა გახურებისას. ეს უჯრედები ცენტრალურ როლს ასრულებს ტვინისთვის ჟანგბადის მიწოდებაში – ამოწმებს ჟანგბადის დონეს, არეგულირებს სისხლის ნაკადს და, შესაბამისად, ჟანგბადის მიწოდებას. იმის გამო, რომ ვხედავთ, ჟანგბადის დონე გავლენას ახდენს თერმულ ტოლერანტობაზე, ერთი ჰიპოთეზა ისაა, რომ ტვინი იმიტომ წყვეტს მუშაობას, რომ გლიურ უჯრედებს აღარ შეუძლია ჟანგბადის დონის რეგულირება“.

ცვლილებები აჩქარებს ევოლუციას

იმისთვის, რომ უფრო ახლოს ენახათ, რა მოხდა, მკვლევრებმა ტრონდჰეიმიდან დაიწყეს ჟანგბადის ოდენობით მანიპულირება იმ წყალში, სადაც თევზები დაცურავდნენ, რა დროსაც ტემპერატურაც გაზარდეს.

„ჩვენდა გასაკვირად, აღმოვაჩინეთ, რომ ჟანგბადის დონემ დიდი როლი ითამაშა თერმული ტოლერანტობის კონტროლში. როდესაც დამატებითი ჟანგბადი დავამატეთ, ლარვის თევზი უკეთესად იყო მაღალ ტემპერატურაზე, ჰქონდა უფრო მაღალი ტვინის აქტივობა და ასევე უფრო სწრაფად გამოჯანმრთელდა ზედა თერმული საზღვრების ზემოქმედებისგან, ვიდრე თევზი ნაკლები ჟანგბადით.

სხვა სახეობების კვლევებმა კონტრასტული შედეგები გამოიღო, როდესაც დაიტესტა ჟანგბადის კონცენტრაციის ეფექტი სითბურ ტოლერანტობაზე.

ჟანგბადის დონის რყევების მიმართ „უგრძნობლობა“ შეიძლება იყოს ევოლუციური უპირატესობა, რადგან დედამიწაზე ტემპერატურა იზრდება.

„მოკვლევებმა აჩვენა, რომ თერმული ტოლერანტობა არის ისეთი რამ, რაც განსხვავდება სახეობების მიხედვით. ეს შეიძლება იყოს მახასიათებელი, რომელიც განსაზღვრავს, შეუძლია თუ არა სახეობას, შეეგუოს კლიმატის ცვლილებას, თუ დაემორჩილება აღმავალ ტემპერატურას. ბევრი ორგანიზმი ცხოვრობს ჟანგბადით ღარიბ გარემოში, სადაც ტემპერატურა შეიძლება სწრაფად გახდეს ნორმაზე მაღალი. ისინი განსაკუთრებით დაუცველები იქნებიან,“ – ამბობს ანდრეასენი.

მას მაგალითად მოჰყავს ორგანიზმები, რომლებიც ცხოვრობენ არაღრმა მტკნარი წყლის რაიონებში, მდინარეებსა ან მოქცევის ზონაში.

„ეს არის ჰაბიტატები, სადაც შეიძლება მოხდეს ჟანგბადის დონის დიდი რყევები, ხშირად ტემპერატურის მერყეობის პარალელურად. ამ ჰაბიტატებში ის თევზები, რომელთა თერმული ტოლერანტობა შეზღუდულია ჟანგბადის დონით, უფრო მეტად იტანჯებიან, ვიდრე თევზები, რომლებსაც ეს არ ეხება”.

„ამრიგად, ჟანგბადის დონის რყევების მიმართ „უგრძნობლობა“ შეიძლება იყოს ევოლუციური უპირატესობა, რადგან დედამიწაზე ტემპერატურა იზრდება“.

„ცხოველები, რომლებიც ახერხებენ ნერვული ფუნქციის შენარჩუნებას ჟანგბადის დაბალი დონის პირობებში, შეიძლება იყვნენ ისინი, ვინც ყველაზე კარგად აიტანს მაღალ ტემპერატურას“, – ამბობს ანდრეასენი.

სტატიაზე მუშაობდა : ალექსანდრე ფიფია და ანა ახალაძე

წყარო : norwegianscitechnews.com

29 ნოემბერი 2022 წელი.