นักวิทยาศาสตร์ได้สร้างลูกอ๊อดที่สามารถมองเห็นสิ่งที่มันกินได้อย่างแท้จริง: ลูกอ๊อดมีตาโตในลำไส้ของมันลูกอ๊อดมีตาเพิ่มขึ้นในลำไส้ (มีวงกลมสีแดง) ต้องขอบคุณนักวิทยาศาสตร์ของมหาวิทยาลัยทัฟส์ที่จัดการสัญญาณไฟฟ้าในเซลล์ลำไส้เพื่อกระตุ้นการพัฒนาของดวงตาเชอร์รี่ อ้อ, ไวภาวปาย, ม. เลวิน
นำโดยนักชีววิทยาด้านการพัฒนา Michael Levin จาก Tufts University ใน Medford, Mass. นักวิจัยได้จัดการเซลล์ในลำไส้ของลูกอ๊อดเพื่อให้มีสถานะทางไฟฟ้าเฉพาะ เซลล์เหล่านั้นพัฒนาเป็นตาที่ก่อตัวเต็มที่ การกระตุ้นสถานะทางไฟฟ้าที่เหมาะสมในเซลล์สามารถนำไปสู่การเจริญเติบโตของดวงตาได้ทุกที่ในร่างกาย ทีมงานรายงานออนไลน์ในวันที่ 7 ธันวาคมในDevelopment
การทดลองฟังดูแปลกประหลาด
เป็นขั้นตอนสำคัญในการสร้างอวัยวะและแขนขาที่ซับซ้อนขึ้นใหม่ อยู่มาวันหนึ่ง Levin กล่าวว่าคนที่สูญเสียแขนหรือขาอาจจะสามารถสวมปลอกแขนพิเศษที่จะกระตุ้นเซลล์บริเวณแผลด้วยไฟฟ้าเพื่อให้แขนขาที่หายไปกลับคืนมา
การศึกษา “เปิดประตูสู่การรักษาแบบใหม่ในด้านเวชศาสตร์ฟื้นฟูโดยใช้ไฟฟ้า” จิม คอฟฟ์แมน นักชีววิทยาด้านพัฒนาการที่ Mount Desert Island Biological Lab ในเมืองซอลส์บรีโคฟ รัฐเมน กล่าว
งานใหม่นี้ “เป็นวิธีที่นักชีววิทยาด้านพัฒนาการส่วนใหญ่คิดนอกกรอบค่อนข้างมาก” คอฟฟ์แมนกล่าวเสริม นักวิทยาศาสตร์เหล่านี้มักจะนึกถึงโมเลกุลเฉพาะในเซลล์ที่สร้างโครงสร้าง เช่น ตาหรือแขนขา “สิ่งที่น่าแปลกใจคือการพัฒนาใช้ประโยชน์จากข้อมูลที่ไม่ใช่โมเลกุล” เพื่อสร้างส่วนต่างๆ ของร่างกาย เขากล่าว
ทีมของเลวินเคยสร้างหางของลูกอ๊อดโดยทำให้เซลล์รับเกลือ ( SN: 10/23/10, p. 15 ) ซึ่งเปลี่ยนคุณสมบัติทางไฟฟ้าของเซลล์ งานใหม่ที่ทำให้ตาโตขึ้นแสดงให้เห็นว่าในระหว่างการพัฒนาของสัตว์ สัญญาณไฟฟ้าจะบอกเซลล์ว่าจะต้องเป็นอย่างไรเมื่อโตขึ้น
“แทนที่จะเป็นปัจจัยทางเคมี นี่เป็นปัจจัยทางกายภาพในการบอกเซลล์ว่าต้องทำอะไร” เลวินกล่าว
เซลล์ทั้งหมดมีสถานะทางไฟฟ้าที่เรียกว่าศักย์ของเมมเบรน ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อมีความเข้มข้นที่แตกต่างกันของโมเลกุลที่มีประจุซึ่งเรียกว่าไอออนภายนอกและภายในเซลล์ เซลล์มีประตูโมเลกุลที่เรียกว่าช่องไอออนซึ่งสามารถเปิดหรือปิดเพื่อควบคุมการไหลของโมเลกุลที่มีประจุ เช่น โซเดียม โพแทสเซียม และแคลเซียม ข้ามเยื่อหุ้มเซลล์ สำหรับเซลล์อื่นๆ ที่ไม่ใช่เส้นประสาทและกล้ามเนื้อ ประจุที่เกิดจากการไหลของไอออนเหล่านี้จะมีขนาดเล็กเพียงไม่กี่มิลลิโวลต์ แต่เลวินและเพื่อนร่วมงานของเขาพบว่าความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้าระหว่างเซลล์มีความสำคัญต่อการย้ายและการพัฒนาของเซลล์ และยังมีบทบาทในมะเร็งอีกด้วย
ในการศึกษาครั้งใหม่ ทีมของ Levin ได้ศึกษากบเล็บแอฟริกันXenopus laevis นักวิจัยพบว่าประมาณ 19 ชั่วโมงหลังจากการปฏิสนธิของไข่กบ ศักยภาพของเยื่อหุ้มเซลล์บางเซลล์ในหัวลูกอ๊อดจะลดลงเหลือประมาณ -20 มิลลิโวลต์ เซลล์เหล่านี้อยู่ในตำแหน่งที่ดวงตาจะก่อตัวขึ้นในภายหลัง การฉีดสารเคมีเพื่อป้องกันการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้าก็หยุดการสร้างตา
ยังไม่เพียงพอที่จะพิสูจน์ว่าคุณสมบัติทางไฟฟ้ามีความสำคัญต่อการพัฒนาดวงตา เพื่อแสดงให้เห็นว่ากระแสไฟฟ้าสามารถจุดประกายการสร้างดวงตา กลุ่มของเลวินได้แทรกช่องไอออนชนิดต่างๆ เข้าไปในเซลล์ในลำไส้หรือหางของลูกอ๊อด ทุกช่องสัญญาณอาจทำให้แรงดันไฟฟ้าตกเหมือนกัน เมื่อใดก็ตามที่นักวิจัยกระตุ้นสัญญาณไฟฟ้า ดวงตาก็จะโต
Angie Ribera นักประสาทวิทยาด้านพัฒนาการแห่งมหาวิทยาลัยโคโลราโด เดนเวอร์ ในออโรรา กล่าวว่า “สิ่งนี้บอกว่ามีหลายวิธีที่จะเข้าถึงศักยภาพของเยื่อหุ้มเซลล์นั้น และไม่สำคัญหรอกว่าคุณจะไปถึงที่นั่นได้อย่างไร” เธอสนใจที่จะค้นหาว่าช่องใดที่ปกติทำให้เกิดสัญญาณไฟฟ้าและสิ่งที่ควบคุมช่องเหล่านั้น
ก่อนหน้านี้นักวิจัยเคยคิดว่ามีเพียงบางเซลล์ในศีรษะเท่านั้นที่สามารถสร้างดวงตาได้ เพราะการใส่โปรตีน เช่น สารควบคุมดวงตาหลัก Pax6 เข้าไปในเซลล์อาจทำให้ตาโตได้เฉพาะในศีรษะเท่านั้น แต่สัญญาณไฟฟ้าสามารถกระตุ้นการพัฒนาของดวงตาได้เกือบทุกที่ ซึ่งบ่งชี้ว่าศักยภาพของเมมเบรนจะเข้ามาแทนที่ข้อมูลระดับโมเลกุลเพื่อบอกเซลล์ว่าต้องทำอย่างไร
แม้ว่าสัญญาณไฟฟ้าจะมีความสำคัญสำหรับการเริ่มต้นสร้างดวงตา แต่ก็ต้องการโปรตีนที่เคยระบุก่อนหน้านี้ว่าเป็นตัวควบคุมที่สำคัญของการพัฒนาดวงตา ยังไงก็ตาม การลดศักยภาพของเยื่อหุ้มเซลล์ไปยังหน้าต่างแรงดันไฟแคบๆ ที่กระตุ้นการก่อตัวของตาก็เปิด Pax6 ซึ่งกระตุ้นยีนที่เกี่ยวข้องกับการสร้างดวงตา หากไม่มี Pax6 ลูกอ๊อดก็ไม่สามารถเติบโตได้
แนะนำ : รีวิวหนังไทย | คู่มือพ่อแม่มือใหม่ | แม่และเด็ก | เรื่องผี | แคคตัส กระบองเพชร
