研究:光合微生物能在蝌蚪的脑血管中产生氧气

2021年10月15日 新闻工作人员/来源
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生物学家在路德维希-马克西米利安-慕尼黑已经开发出一种方法,让蝌蚪非洲爪蛙(非洲爪蟾蜍光滑的通过将绿藻或蓝藻细菌引入血液以提供氧气来“呼吸”。该团队的方法提供了足够的氧气来有效地拯救缺氧蝌蚪大脑中的神经元。

在非洲爪蟾蝌蚪中经心脏注射绿藻或蓝藻,使这些光合微生物分布在整个中枢神经系统中,导致大脑受到光照时氧浓度的增加;在次大气氧水平导致的大脑神经元活动普遍消失期间,绿藻和蓝藻能够在光照下可逆地、重复地重新启动尖刺活动,从而证明了这些微生物通过光合氧拯救大脑活动的能力。图片来源:Özugur等,doi: 10.1016/j.isci.2021.103158。

经心脏注射绿藻或蓝藻细菌非洲爪蟾蜍光滑的蝌蚪将这些光合微生物分布在整个中枢神经系统中,导致大脑在光照下氧气浓度随光照时间的增加而增加;在次大气氧水平导致的大脑神经元活动普遍消失期间,绿藻和蓝藻能够在光照下可逆地、重复地重新启动尖刺活动,从而证明了这些微生物通过光合氧拯救大脑活动的能力。图片来源:Ozugur, doi: 10.1016 / j.isci.2021.103158。

德国慕尼黑大学(ludwig - maximilian - Munich)生物系的研究员汉斯·斯特拉卡(Hans Straka)博士说:“藻类实际上产生了大量的氧气,如果你愿意的话,它们可以让神经细胞恢复生命。”raybetapp下载

“对许多人来说,这听起来像科幻小说,但毕竟,这只是生物学方案和生物学原则的正确结合。”

在自然界中,海藻和谐地生活在海绵、珊瑚和海葵中,为它们提供氧气甚至营养物。

为什么像青蛙这样的脊椎动物没有呢?为了探索这种可能性,团队注入了绿藻(衣藻reinhardtii蓝藻(集胞藻属sp)。变成了非洲爪蛙的蝌蚪心脏。

随着每一次心跳,藻类缓慢地穿过血管,最终到达大脑,将半透明的蝌蚪变成了明亮的绿色。

照射在这些蝌蚪身上的光线促使这两种藻类向附近的细胞泵出氧气。

在将藻类分布到大脑后,研究人员将蝌蚪的头部分离出来,并将其放入一个含有必要营养物质的氧气泡浴中,这些营养物质将保存细胞的功能,使他们能够监测神经活动和氧气水平。

当科学家们从浴缸中耗尽氧气时,神经就停止了活动并陷入沉寂。

然而,照射蝌蚪头部后,在15到20分钟内神经活动就重新开始了,这比在没有海藻的情况下补充氧气要快两倍。

恢复的神经也表现得和缺氧前一样好,甚至更好,这表明该小组的方法是快速和有效的。

“我们成功地证明了这种方法的原理实验。这种方法非常可靠和可靠,在我看来是一种很好的方法,”斯特拉卡博士说。

“原则上的工作并不意味着你最终可以应用它,但这是启动其他研究的第一步。”

虽然作者认为他们的发现可能会在某一天为中风或缺氧环境(如水下和高海拔)引发的疾病带来新的治疗方法,但藻类还远没有准备好进入我们的血液循环。

他们的下一步是观察注入的藻类是否能在蝌蚪体内存活,并在不引起对动物造成严重破坏的免疫反应的情况下继续生产氧气。

“你必须有新想法和新概念去探索;这是推动科学发展的方式之一,”斯特拉卡博士说。

“如果你思想开放,仔细思考,突然之间,你就能从一个想法中看到所有的可能性。”

结果发表在杂志上iScience

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苏珊Ozugur.大脑中的绿色氧气发电厂拯救神经元活动。iScience, 2021年10月13日在线发布;doi: 10.1016 / j.isci.2021.103158

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