المقصورات المخفية تطلق “الألعاب النارية” عندما يتم تخصيب البويضات

بالعربي/ قد تحمي شرارات ذرات المعدن من الإخصاب المزدوج.

سواء كنت ضفدعًا أو إنسانًا ، فإن التكاثر هو مناسبة للاحتفال الخلوي. وجد بحث جديد أنه في الأنواع التي تفصل بينها ملايين السنين من التطور ، تقدم البويضة المخصبة عرضًا للألعاب النارية من ذرات المعادن . 

تم اكتشاف هذا الدش المجهري من الشرر مما دفع الباحثين إلى التساؤل عن الغرض من الإطلاق المفاجئ للمعادن. الآن ، وجد نفس الباحثين الذين اكتشفوا ألعاب الإخصاب النارية الأصلية أن نفس الشيء يحدث في الإخصاب في الضفادع – الكائنات الحية التي انفصلت عن البشر بمقدار 300 مليون سنة من التطور. تنفجر كل من ذرات  المنغنيز والزنك من أغشية البيض بعد ملامسة الحيوانات المنوية مباشرة.

قال قائد الدراسة توماس أوالوران ، الكيميائي في جامعة نورث وسترن في إلينوي: “إنه يؤكد أن تقلبات الزنك هي جزء قديم ومحمي من الآليات التنظيمية التي تتحكم في التنمية”. لا يزال هو وزملاؤه يعملون على التفاصيل ، لكنهم يعتقدون أن المنغنيز والزنك قد يهيئان البويضة للتطور في المستقبل ويحميانها من أن يتم إخصابها بأكثر من حيوان منوي. 

ألعاب نارية تخصيب

علم O’Halloran وفريقه في عام 2014 أنه عندما تدخل البويضة البشرية المراحل النهائية من التطور استعدادًا للإخصاب ، فإنها تبدأ في “الانتفاخ” على الزنك ، مما يؤدي إلى سحب 50٪ من المعدن من محيطها أكثر مما كان عليه سابقًا في تطورها . لقد تعلموا منذ ذلك الحين أنه إذا فشلت البويضة في دمج كل هذا الزنك ، فلا يمكن تخصيبها. ما الذي يفعله الزنك بالضبط في مرحلة ما قبل الإخصاب ليس واضحًا ، لكن الباحثين لديهم بعض البيانات المبكرة للإشارة إلى أن البروتينات الأولية للزنك في البويضة تجعل البويضة جاهزة لتصبح متعددة القدرات – مما يعني أن البويضة قادرة على الانقسام في كل نوع خلية في جسم كائن حي جديد. 

في هذه المرحلة ، قال أوالوران لـ Live Science ، يبدو أن الزنك يلعب دورًا في الاتصال ، مما يسمح لأجزاء من الخلية بالإشارة إلى بعضها البعض. ولكن في لحظة الإخصاب ، يبدو أن الزنك يفعل شيئًا آخر: أولاً ، يتجمع في حجرات صغيرة تسمى الحويصلات في غشاء الخلية ، ثم يطلق فيما يسميه الباحثون “شرارة الزنك” ، مع انفجار بلايين من ذرات المعدن إلى الخارج ذات مرة. 

منذ العثور على شرارة الزنك في بيض الإنسان ، اكتشفها الباحثون في القرود والأبقار والفئران. بالتوجه نحو السلالات القديمة أكثر من الثدييات ، وجدوا الآن شرارة مماثلة في الضفدع الأفريقي المخالب ( Xenopus laevis ). أبلغوا عن النتائج التي توصلوا إليها في 21 يونيو في مجلة Nature Chemistry.

قال O’Halloran إنه من الجيد دراسة بيض الضفادع ، لأنها أكبر بكثير من بيض الثدييات. هذا يعني أنها تتكون من ذرات أكثر ، مما يسهل استخدام الفحص المجهري لرؤية ذرات المعدن. 

قال أوالوران: “لقد قدم لنا الضفدع حقًا بعض المعلومات الخاصة التي لم نتمكن من الحصول عليها من الأنظمة الأخرى”.

المغذيات للخصوبة

كانت إحدى المفاجآت أنه عندما يتم تخصيب بيضة الضفدع ، فإنها لا تطلق الزنك فحسب ؛ كما أنه يطلق المنجنيز. O’Halloran وفريقه غير متأكدين مما إذا كان إطلاق المنغنيز خاصًا بالضفادع أم أنه قد يحدث في الثدييات أيضًا. لم تكن عتبة الكشف عن المعدن في دراسات بيض الثدييات عالية بما يكفي للتأكيد على وجه اليقين ، نظرًا لأن بيض الثدييات أصغر بكثير من بيض البرمائيات. قد يكون المنغنيز غرابة خاصة لبيض البرمائيات ، التي يتم تخصيبها وتنمو خارج جسم الأم. أو قد تكون شرارة المنغنيز تحدث عند البشر أيضًا ، وهناك حاجة إلى مزيد من البحث التفصيلي لمراقبتها. 

في كلتا الحالتين ، قد يكون ثوران المنغنيز والزنك من البويضة عند الإخصاب وسيلة لمنع ما أسماه أوالوران “كارثة تعدد الحيوانات”. Polyspermy يعني إخصاب البويضة بعدة حيوانات منوية. هذا يؤدي إلى مشكلة الكثير من الجينوم ويقتل البيضة الملقحة النامية. 

في الدراسة الجديدة ، أظهر الباحثون أن مستويات الزنك والمنغنيز تمنع الحيوانات المنوية من تخصيب البويضة ، مما دفعهم للاشتباه في أن عرض الألعاب النارية هو في الواقع آلية وقائية قد تمنع الحيوانات المنوية الإضافية من اختراق البويضة. 

قال O’Halloran إن الزنك والمنغنيز من العناصر الغذائية المثيرة للاهتمام ، لأن الجسم لا يستطيع تصنيع هذه المعادن أو تكسيرها. يجب الحصول عليها من النظام الغذائي ، وتخزين الكمية المناسبة فقط وإفراز أي مواد إضافية لا تستخدمها. 

وقال: “إنها مغذيات أكثر تعقيدًا من أي فيتامين أو بروتين أو دهون”. المحتوى ذو الصلة

يوجد الزنك في جميع أنحاء الجسم وكان يُعتقد في السابق أنه يساعد ببساطة الإنزيمات في الخلايا على إكمال التفاعلات الكيميائية. قال أوالوران إنه في الآونة الأخيرة ، أصبح من الواضح أن الزنك يستخدم أحيانًا كمرسِل خلوي. من ناحية أخرى ، قال أوالوران إن المنغنيز ، من ناحية أخرى ، لم يثبت بعد أن له دورًا كبيرًا في إرسال الرسائل ، لكن البحث محدود. الإعلانات

الدافع الرئيسي للبحث هو ببساطة كشف الطرق المعقدة التي تعمل بها خلايا البويضة. بعد كل شيء ، قال O’Halloran ، تبدأ هذه الخلايا في التطور عندما لا تزال الأنثى جنينًا ، ويجب أن تظل في حالة ركود لسنوات قبل أن تتطور فجأة بسرعة كبيرة استعدادًا للإخصاب. في النهاية ، يمكن أن يشير دور الزنك والمعادن الأخرى في هذه العملية إلى أسئلة للباحثين في مجال الخصوبة ، مثل ما إذا كان نقص الزنك يلعب دورًا في العقم. 

قال أوالوران: “أعتقد أنه يشير إلى حقيقة أنه يجب أن يكون لديك مجموعة معقدة من العناصر المتاحة للخلايا أثناء التكاثر”. 

المصدر/ livescience.comالمترجم/barabic.com