Fotosynteza w komórkach zwierzęcych. Przełom japońskich naukowców
Japońscy naukowcy dokonali przełomu w dziedzinie biologii, tworząc hybrydowe komórki roślinno-zwierzęce. W innowacyjnym badaniu, zespół z Uniwersytetu Tokijskiego wprowadził do komórek zwierzęcych chloroplasty - struktury występujące wyłącznie w komórkach roślinnych i odpowiadające za proces fotosyntezy. Dzięki temu komórki zwierzęce zyskały zdolność pozyskiwania energii ze światła słonecznego, jak czynią to rośliny.
W przyrodzie komórki zwierzęce i roślinne pozyskują energię na różne sposoby. Zwierzęta polegają na mitochondriach, które przetwarzają energię chemiczną z pożywienia na formę przyswajalną przez komórki. Rośliny korzystają natomiast z chloroplastów, które pozwalają im na fotosyntezę - proces, który dzięki światłu słonecznemu wytwarza energię niezbędną do ich funkcjonowania.
W nowym badaniu naukowcy wprowadzili chloroplasty pochodzące z czerwonych alg do komórek zwierzęcych wyhodowanych z chomika. Po upływie dwóch dni komórki te nadal wykonywały funkcje fotosyntetyczne, co jest niezwykłym osiągnięciem. Wcześniejsze badania dowodziły, że transplantacja chloroplastów do komórek drożdży pozwala im na fotosyntezę, jednak wprowadzenie ich do komórek zwierzęcych to zupełnie inny poziom.
Chloroplasty w komórkach zwierzęcych
Zespół badawczy hodował komórki chomika razem z chloroplastami przez dwa dni, a następnie przeprowadził testy, aby potwierdzić, że komórki zwierzęce przyjęły chloroplasty. W komórkach zwierzęcych pojawił się chlorofil, kluczowy związek chemiczny dla chloroplastów, który nie występuje naturalnie w komórkach zwierząt.
Chlorofil "świeci" przy odpowiednich długościach fal światła, co pozwoliło naukowcom na łatwą identyfikację chloroplastów w komórkach chomika. Żeby nie było żadnych wątpliwości, za pomocą techniki zwanej pulsacyjną amplitudową fluorometrią modulowaną potwierdzili, że chloroplasty nadal przeprowadzają fotosyntezę.
O ile nam wiadomo, jest to pierwsze odnotowane wykrycie fotosyntetycznego transportu elektronów w chloroplastach wszczepionych do komórek zwierzęcych. Myśleliśmy, że chloroplasty zostaną strawione przez komórki zwierzęce w ciągu kilku godzin po wprowadzeniu. Odkryliśmy jednak, że funkcjonowały one nawet przez dwa dni i że nastąpił transport elektronów w procesie fotosyntezy
Nowe możliwości dla inżynierii tkankowej
Interesującym odkryciem było także to, że komórki chomika rosły szybciej w obecności chloroplastów, co sugeruje, że hybrydowe komórki mogą wykorzystywać nowo dostępne źródło węgla. Tym samym Matsunaga uważa, że badania jego zespołu mogą być przydatne w inżynierii tkankowej.
Tkanki hodowane w laboratorium, jak sztuczne organy, sztuczne mięso czy warstwy skóry, składają się z wielu warstw komórek, jednak ich wzrost jest ograniczony przez brak tlenu w głębszych warstwach, co uniemożliwia podział komórek.
Dzięki wprowadzeniu komórek z chloroplastami możliwe byłoby dostarczanie tlenu do wnętrza tkanki poprzez fotosyntezę, co mogłoby znacząco poprawić warunki wzrostu. Wydaje się więc, że to krok milowy na drodze tworzenia bardziej zaawansowanych hodowanych w laboratorium organów i tkanek, które mogłyby być wykorzystywane w transplantacjach i innych dziedzinach medycyny przyszłości.
***
Bądź na bieżąco i zostań jednym z 90 tys. obserwujących nasz fanpage - polub Geekweek na Facebooku i komentuj tam nasze artykuły!
