„Cinko kibirkštys“ – biologinis fejerverkų reginys, sukurtas prieš 300 milijonų metų

Čia parodyti varlių kiaušiniai apvaisina cinką, kaip ir žinduolių kiaušiniai. Kreditas: „Tero Laakso“ / „CC BY-SA 2.0“ licencijos vaizdas

Mokslininkai, naudodami išplėstinį fotonų šaltinį, parodo, kaip varliagyvių kiaušiniuose taip pat pasitaiko „cinko kibirkščių“ (cinko jonų, apvaisinančių ir iškart išskiriančių žinduolių kiaušinėlius, lietaus).

Prieš penkerius metus Šiaurės vakarų universiteto mokslininkai nustatė, kad išleidę tarptautinius titulus jie nustatė, kad žmogaus kiaušinėliai, apvaisinti spermos, išskiria milijardus cinko jonų, vadinamų „cinko kibirkštimis“.

Dabar „Northwestern“ kartu su JAV Energetikos departamento (DOE) Argonos nacionaline laboratorija ir Mičigano valstijos universiteto (MSU) komanda atskleidė, kad šios kibirkštys sklinda iš labai specializuotų metalų turinčių skyrių, kai varlės kiaušiniai apvaisinami ant kiaušinio. paviršius. Tai reiškia, kad ankstyvosios apvaisinimo chemijos šaknys yra evoliucijoje mažiausiai 300 milijonų metų, iki paskutinio bendro protėvio tarp varlių ir žmonių.

“Šis darbas padės mums sužinoti apie sąveiką tarp dietinio cinko būsenos ir žmogaus vaisingumo”. – Mičigano universiteto profesorius Thomas O’Halloranas

Tyrimas turi reikšmės ne tik įsišaknijusiai biologijai ir istorijai. Ateities atradimai apie tai, kaip metalai veikia pirmuosius žmogaus vystymosi momentus, taip pat gali būti naudingi.

Šis darbas gali padėti suprasti mitybinio cinko būsenos ir žmogaus vaisingumo sąsają “, – sakė birželį paskelbto tyrimo autorius Thomas O’Halloranas. 2021, 21, žurnale Gamtos chemija.

O’Halloranas buvo originalios cinko kibirkšties atradimo Šiaurės vakaruose dalis, o šių metų pradžioje jis pateko į Mičigano valstiją kaip mikrobiologijos, molekulinės genetikos ir chemijos profesorius. O’Halloranas buvo Šiaurės vakarų gyvybės procesų chemijos instituto įkūrėjas CLP, ir lieka nariu.

Grupė nustatė, kad apvaisinti varlių kiaušinėliai be cinko išskiria dar vieną metalą – manganą. Atrodo, kad išstumti mangano jonai susiduria su apvaisintą kiaušinį supančia sperma ir neleidžia jai patekti.

Šie laimėjimai patvirtina atkuriamą vaizdą: pereinamuosius metalus ląstelės naudoja tam tikriems pirmiesiems organizmo gyvenimo sprendimams reguliuoti “, – sakė O’Halloranas.

Norint padaryti šiuos atradimus, komandai prireikė prieigos prie kai kurių galingiausių pasaulyje mikroskopų, taip pat ekspertų, kurie skleidė chemiją, biologiją ir rentgeno fiziką. Šiame specialiame derinyje dalyvavo Nacionalinio tarpdisciplininio sveikatos instituto finansuojamų tyrimų centro „Gyvybės mokslų kiekybinių elementų kartografavimo centras“ arba „QE-Map“ bendradarbiai. MSU ir šiaurės vakarų CLP. Tyrimas buvo pagrįstas „Argon“ prieinamomis priemonėmis ir specializacija.

Tyrėjų grupė atvežė varlių kiaušinėlių ir embrionų dalis tyrinėti į Argonne. Naudodamiesi rentgeno spinduliais ir elektronine mikroskopija, mokslininkai nustatė metalų tapatumą, koncentraciją ir vidinį pasiskirstymą prieš ir po apvaisinimo.

Rentgeno fluorescencinė mikroskopija buvo atlikta pluošto linijoje 2-ID-D Išplėstinis fotonų šaltinis (APS), a DOE Mokslo biuro vartotojas Argonne. Barry Lai, „Argonne“ komandos vadovas ir straipsnio autorius, teigė, kad atlikus rentgeno analizę buvo nustatytas cinko, mangano ir kitų metalų kiekis, susitelkęs mažose kišenėse aplink išorinį kiaušinių sluoksnį. Jie rado daugiau nei šias kišenes 30 kartų manganas, kaip ir kiti kiaušiniai, ir 10 cinko laikai.

Mes galime atlikti šią analizę dėl elemento pluošto linijos jautrumo “, – sakė Laik. (…)Iš tikrųjų jis yra toks jautrus, kad galima išmatuoti žymiai mažesnę koncentraciją “.

Papildomi skaitytuvai buvo atlikti naudojant perdavimo elektroninę mikroskopiją Nanoskalės medžiagų centre (CNM), a DOE Mokslo biuro vartotojas Argone. Tolesni tyrimai buvo atlikti su atskiru transmisijos elektroniniu mikroskopu, norint nuskaityti prototipus, vadovaujamų Argonne vyriausiojo mokslininko Nestoro Zaluzeco, ir kuris apima autoriaus sukurtą technologiją popieriuje. Šie nuskaitymai buvo atliekami mažesnėmis skalėmis, iki kelių nanometrų 100,000 kita vertus, jis yra mažesnis už žmogaus plaukų plotį, tačiau nustatė tuos pačius rezultatus: didelė metalo koncentracija kišenėse aplink išorinį sluoksnį.

Rentgeno spinduliai ir elektroninė mikroskopija parodė, kad šiose kišenėse esantys metalai po apvaisinimo beveik visiškai išsiskyrė.

Argonne turi būtinas priemones šiems masteliams tirti šiuos biologinius mėginius, nesunaikindamas jų rentgeno spinduliais ar elektronais “, – sakė Zaluzecas. (…)Tai tinkamų išteklių ir tinkamos patirties derinys “.

The APS jame atliekama didžiulė renovacija, kuri maksimaliai padidins rentgeno spindulių ryškumą 500 laikai. Laik sakė, kad atnaujino APS šiuos nuskaitymus galima užbaigti daug greičiau arba naudojant didesnę erdvinę skiriamąją gebą. Laik pasakė, kad tai būtų galima padaryti greičiau nei per minutę, atnaujinus tai, kas užtruko daugiau nei valandą.

Mes dažnai laikome genus pagrindiniais reguliavimo veiksniais, tačiau mūsų darbas parodė, kad tokie atomai kaip cinkas ir manganas yra būtini ankstyvosiose apvaisinimo raidos stadijose “, – sakė jis. MSU Provostė Teresa K. Woodruff, daktarė, kita pagrindinė straipsnio autorė.

Woodruff, an MSU profesorius ir buvęs fondo narys CLP, taip pat buvo šiaurės vakarų grupės, atradusios cinko kibirkštis, vadovas prieš penkerius metus. Kartu su varlių, turinčių afrikinius nagus ar Xenopus laevis, atradimu mangano kibirkštimis, grupė džiaugiasi, ar vyras jas apleidžia, kai apvaisinti kiaušinėliai.

Šiuos atradimus gali atlikti tik tarpdisciplininės komandos, nebijodamos pagrindinių žingsnių “, – sakė jis. (…)Darbas tarpdisciplininių technologijų srityje yra vienas giliausių būdų padaryti naujus atradimus “.

„Xenopus“ sistema yra ideali tokiems tyrimams, nes jų kiaušinėliai yra didesnio už žmogaus ar pelių kiaušinius ir pasiekia didelį skaičių “, – sakė kita tyrimo vadovė Carole LaBonne. CLP Šiaurės vakarų molekulinių biomokslų katedros narys ir pirmininkas. (…)Įdomu rasti cinko ir mangano kibirkščių, ir tai rodo, kad šiems pereinamiesiems metalams gali būti ir kitų pagrindinių signalizacijos vaidmenų “.

Nuoroda: John F. Seeler, Ajay Sharma, Nestor J. Zaluzec, Reiner Bleher, Barry Lai, Emma G. Schultz, Brian M. Hoffman, Carole LaBonne, Teresa K. Woodruff ir Thomas V „Metalo jonų srautai, kontroliuojantys amfibijų apvaisinimą“. O’Halloranas, 2021 m. Birželio 21 d. Gamtos chemija.
DOI: 10.1038 / s41557-021-00705-2

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Nuodingos kempinės apsaugo nuodingus paukščius ir varles nuo savo toksinų

Auksinė nuodų varlė, Phyllobates terribilis. Kreditas: Chris Wellner, Smithsonian nacionalinis zoologijos sodas Kalifornijos universiteto, San Francisko (UCSF), Stanfordo universiteto ir Kalifornijos mokslų akademijos (CAS)...

Didelė pažanga švarios energijos kuro elementų reakcijų srityje

Žinant geležies atomų tankį ir vietos dinamiką, pasiekiamas efektyvumo lygis kuro elementų oksidacijos reakcijoje, kuri niekada nebuvo realizuota. Kreditas: Teksaso universitetas Austine /...

Astronomai atranda mažytę uolėtą planetą – tik pusę Veneros masės

Šis grafinis simbolis rodo L 98-59b, vieną iš L 98-59 35 šviesmečių sistemos planetų. Sistemoje yra keturios patvirtintos uolienų planetos, kurios gali atsirasti...

Du antihipertenziniai vaistai apsaugo nuo tos pačios širdies ligos, bet skirtingo šalutinio poveikio

Analizuojant beveik 3 milijonus pacientų, vartojusių pirmuosius kraujospūdį mažinančius vaistus, angiotenzino receptorių blokatoriai (ARB) buvo tokie pat geri kaip ir angiotenziną konvertuojančių fermentų (AKF)...

Ličio jonų akumuliatorių „įkūrėjas“ padeda savo atradimu išspręsti 40 metų senumo problemą

Ličio jonų akumuliatorių su SNS neutronais įkūrėjas patvirtino, kad katodo medžiaga (mėlyna) be ličio niobio oksido (šviesiai žalia) žymiai sumažino pirmojo ciklo energijos nuostolius...

Newsletter

Subscribe to stay updated.