داستان از اونجا شروع شد که یه گروه دانشمند خفن توی موسسه مهندسی زیستی کاتالونیا (IBEC) موفق شدن سادهترین سلول مصنوعی رو درست کنن که مثل سلولهای زنده میتونه با استفاده از مواد شیمیایی راه خودش رو پیدا کنه. حالا شاید بپرسی این یعنی چی؟ بذار برات راحت توضیح بدم!
سلولها، چه باکتری باشن که دنبال غذا میگردن، چه گلبول سفید که برای مبارزه با عفونت حرکت میکنه، معمولاً از چیزی به اسم کموتاکسیس استفاده میکنن. کموتاکسیس یعنی سلولها میتونن با توجه به غلظت مواد شیمیایی تو محیط، به سمت اون چیزی که براشون جذابه حرکت کنن (مثلاً جذب مواد غذایی یا فرار از مواد مضر). یک جور GPS شیمیاییه!
حالا دانشمندا اومدن و از همین ایده استفاده کردن. اونا تونستن حبابهای ریز چربی درست کنن که اسم علمیش میشه «وزیکول لیپیدی» (یعنی یه کپسول کوچولو که جنسش از چربیه). تونستن داخل این وزیکول ها آنزیم بذارن. آنزیم یه جور مولکولی که واکنشهای شیمیایی رو توی بدن انجام میده، مثلاً تجزیه غذا.
جذابیت این داستان جاییه که این کپسولهای چربی که فقط یه آنزیم و یه منفذ رو غشاشون دارن، میتونن خودشون رو حرکت بدن! اونم به کمک همون کموتاکسیس، یعنی با درک مواد شیمیایی محیط. دقیقاً همونطور که باکتریها یا اسپرمها این کار رو انجام میدن.
دانشمندا برای تست این قضیه، داخل این کپسولها دو نوع آنزیم گذاشتن: “گلوکز اکسیداز” و “اورئاز”. گلوکز اکسیداز آنزیمی هست که روی گلوکز (قند) کار میکنه و اورئاز روی اوره اثر میذاره (اوره یه ماده اضافیه که بدن انسان تو ادرار دفعش میکنه). بعد این وزیکول های کوچولو رو گذاشتن تو محفظههایی که توش غلظتهای مختلفی از گلوکز یا اوره وجود داشت.
نکته مهم این بود که روی دیواره این سلولهای مصنوعی، “پروتئین منفذ” گذاشتن. این منفذها مثل سوپاپ عمل میکنن و به مواد اجازه میدن رد و بدل بشن. تصوّر کن این وزیکولها مثل قایقهای کوچیکن، آنزیم حکم موتور رو داره و این منفذها هم مسیر رو براش مشخص میکنن.
این حرکت فعال با چیزی به اسم «شکستن تقارن» اتفاق میافته؛ یعنی وقتی مواد اطراف هر طرف سلول مساوی نباشه، جریان ریزی به وجود میاد که سلول رو به سمت یک جهت خاص حرکت میده. این دقیقاً مثل اینه که یه قایق فقط از یه طرف پارو بزنه و در نتیجه مسیرش تغییر کنه.
یه نکته جالب دیگه: این تیم بیش از ۱۰ هزار تا از این سلولهای مصنوعی رو رصد کردن و دیدن هرچی تعداد منافذ روی این وزیکولها بیشتر باشه، اونها قویتر و واضحتر به مواد شیمیایی واکنش نشون میدن و مستقیمتر به سمت غلظت بالاتر حرکت میکنن. خلاصه هرچی راه براشون بازتر بشه راحتتر میتونن برن دنبال چیزی که میخوان.
دکتر باربارا بورخس فرناندز که محقق اصلی این پروژه بوده گفته: “خیلی جذابه که با این همه سادگی، این سلولهای مصنوعی میتونن مثل سلول واقعی توی طبیعت مسیرشون رو تشخیص بدن، درحالیکه خبری از ماشینآلات پیشرفته مثل تاژک (Flagella = دمکهای حرکتی سلولی) یا مسیرهای پیچیده سیگنالی نیست.” به زبون ساده، اونها موفق شدن با سادهترین ابزار ممکن، اصلِ ماجرای جهتیابی رو بسازن.
پروفسور باتالیا، رئیس تیم تحقیقاتی هم گفت: «این سلولهای مصنوعی مثل نقشه کلی سیستم جهتیابی در طبیعت هستن. هرچی سادهتر بسازیم، عمیقتر میفهمیم!»
چرا این موضوع مهمه؟ چون ساختن این سلولهای مصنوعی نه فقط برای فان و بازی با علمه، بلکه به دانشمندا کمک میکنه بفهمن سلولهای اولیه که ساده بودن، چطور تونستن کمکم تکامل پیدا کنن و به این پیچیدگی وصفناپذیر برسن. این ماجرا شاید یه نگاه جدید به راز حیات بده!
نتایج این تحقیق جذاب تو مجله Science Advances منتشر شده و حسابی سر و صدا کرده. پس دفعه بعدی که اسم سلول مصنوعی یا کموتاکسیس اومد، بدون دقیقاً چطور دانشمندا دارن دنیای زیست شناسی رو از نو کشف میکنن. همین داستانهای ساده میتونن کلید اصلی فهم بزرگترین معماهای حیات باشن!
منبع: +
