اكتشف باحثون من جامعة ناغويا أن ثعابين السمك الكهربائية، القادرة على توليد ما يصل إلى 860 فولتًا، يمكنها إحداث تغييرات جينية في الكائنات الحية القريبة من خلال عملية مشابهة لعملية التثقيب الكهربائي. الائتمان: SciTechDaily.com
كشف اكتشاف جديد أن ثعابين السمك الكهربائية يمكنها بشكل طبيعي تغيير وراثة الأنواع القريبة منها جامعة ناغويا يسلط الباحثون الضوء على دور الكهرباء الطبيعية في الطفرات الجينية.
يعتبر ثعبان البحر الكهربائي أكبر مخلوق يولد الطاقة على وجه الأرض. يمكن أن ينتج ما يصل إلى 860 فولت، وهو ما يكفي لتشغيل المحرك. وفي دراسة حديثة، وجد فريق بحث في جامعة ناغويا في اليابان أن الثعابين الكهربائية يمكن أن تنبعث منها ما يكفي من الكهرباء لتعديل يرقات الأسماك الصغيرة وراثيا. ونشروا النتائج التي توصلوا إليها في مجلة العلوم PeerJ – الحياة والبيئة.
فهم Electroporation للطبيعة
تضيف النتائج التي توصل إليها الباحثون إلى ما نعرفه عن التثقيب الكهربائي، وهي تقنية لتوصيل الجينات. يستخدم التثقيب الكهربائي مجالًا كهربائيًا لإنشاء ثقوب مؤقتة في أغشية الخلايا. يسمح للجزيئات الحمض النووي أو البروتينات، تدخل الخلية المستهدفة.
اكتشف الباحثون أن ثعابين السمك الكهربائية، وهي أكبر الأنواع المولدة للطاقة على وجه الأرض، يمكنها أن تبعث ما يكفي من الكهرباء لتعديل يرقات الأسماك الصغيرة وراثيا. الائتمان: شينتارو ساكاكي
ترأس فريق البحث البروفيسور إيتشي هوندو والأستاذ المساعد أتسو إيدا من جامعة ناغويا. لقد ظنوا أنه إذا تدفقت الكهرباء في النهر، فإنها يمكن أن تؤثر على خلايا الكائنات الحية المجاورة. يمكن للخلايا أن تربط أجزاء من الحمض النووي بالمياه، وهو ما يُعرف باسم الحمض النووي البيئي. ولاختبار ذلك، قاموا بتعريض الأسماك الصغيرة في مختبرهم لمحلول الحمض النووي مع علامة تتألق في الضوء، لمعرفة ما إذا كانت سمكة الزرد قد تناولت الحمض النووي. وفي وقت لاحق، قاموا بإحضار ثعبان البحر الكهربائي وحثوه على عض وحدة التغذية لتفريغ الكهرباء.
الثعابين الكهربائية: العوامل الطبيعية للتعديل الوراثي
وفقًا لعايدة، يُنظر إلى عملية التثقيب الكهربائي بشكل عام على أنها عملية موجودة فقط في المختبر، لكنها لا تعتقد ذلك. وقال “اعتقدت أن التثقيب الكهربائي يمكن أن يحدث في الطبيعة”. “أدركت أن ثعابين البحر في نهر الأمازون يمكن أن تعمل كمصادر للطاقة، وأن الكائنات الحية في المنطقة المحيطة يمكن أن تعمل كخلايا متلقية، وأن قطع الحمض النووي البيئي التي يتم إطلاقها في الماء يمكن أن تصبح جينات غريبة وتتسبب في إعادة ترتيب الجينات في الكائنات الحية المحيطة. بسبب تفريغ كهربائي.”
تم تعديل الحمض النووي ليرقات الزرد عن طريق التحليل الكهربائي للثعابين (كما هو موضح باللون الأخضر). (يتم تراكب صور الزرد وصور GFP المميزة). الائتمان: شينتارو ساكاكي
ووجد الباحثون أن 5% من اليرقات لديها علامات تظهر نقل الجينات. وقال إيدا: “على الرغم من أن ثعبان البحر لديه أنماط مختلفة من النبض والجهد العابر مقارنة بالآلات المستخدمة عادة في التثقيب الكهربائي، فإن هذا يشير إلى أن التفريغ من ثعبان البحر الكهربائي يعزز نقل الجينات إلى الخلايا”. “قد تؤثر الثعابين الكهربائية والكائنات الحية الأخرى التي تولد الكهرباء على التعديل الوراثي في الطبيعة.”
وقد لاحظت دراسات أخرى ظاهرة مماثلة في الحقول التي تحدث بشكل طبيعي والتي تؤثر على البرق والديدان الخيطية وبكتيريا التربة. عايدة متحمسة للغاية بشأن إمكانيات البحث في المجال الكهربائي في الكائنات الحية. وهو يعتقد أن هذه التأثيرات غير مفهومة بالحكمة التقليدية. “أعتقد أن الجهود المبذولة لاكتشاف ظواهر بيولوجية جديدة تعتمد على مثل هذه الأفكار “غير المتوقعة” و”الخارجة عن المألوف” سوف تنير العالم حول تعقيدات الكائنات الحية وتحفز الاختراقات المستقبلية.”
تم وضع يرقات سمك الزرد ومحلول الحمض النووي في حاوية صغيرة ووضعها داخل الخزان، حيث ينتج ثعبان البحر الكهربائي نبضات كهربائية عندما يتغذى عليها المجرب. الائتمان: شينتارو ساكاكي
المرجع: شينتارو ساكاكي 1، ريو إيتو 1، هيديكي آبي 1، ماساتو كينوشيتا 2، إيتشي هوندو 1، أتسو إيدا، 4 ديسمبر 2023، “تفريغ الأعضاء الكهربائية من ثعبان البحر الكهربائي يسهل نقل الحمض النووي إلى يرقات العظام في ظل ظروف المختبر” PeerJ – الحياة والبيئة.
DOI: 10.7717/peerj.16596