Teadlased avastavad seksuaalse paljunemise peamise koostisosa

Teadlased avastavad seksuaalse paljunemise peamise koostisosa
Teadlased avastavad seksuaalse paljunemise peamise koostisosa
Anonim

Stanfordi juhitud teadlasterühm näib lõpuks olevat lahendanud sajandivanuse seksiga seotud mõistatuse.

Nende avastus, millest teatati ajakirjas Nature, võib avaldada laiaulatuslikku mõju geeniuuringutele ja viljatuse ravile.

Uuring keskendub seksi lõppeesmärgile – viljastumisele.

Kui sperma ja munarakk kokku saavad, käivitab miski keemiliste sündmuste kaskaadi, mille tulemuseks on lõpuks embrüo areng.

'Alates sajandivahetusest on inimesed mõelnud, kuidas sperma-muna kontakt arengut käivitab,“ütleb bioloog David Epel.

Ta ütleb, et vastus algab gaasilise lämmastikoksiidi kogunemisega sperma sisse.

Epel ja tema kolleegid kirjeldavad oma avastust ajakirja Nature 10. augusti numbris.

Nende uurimused põhinevad isaste ja emaste merisiilike seksuaalelul – ogalised purpursed selgrootud loomad, kes leiti Vaiksest ookeanist vaid mõne meetri kaugusel Epeli laborist Stanfordi Hopkinsi merejaamas Californias Monterey lahes.

Nende katsed näitavad, et tavaline merisiiliku sperma sisaldab ensüümi nimega lämmastikoksiidi süntaas, mis jääb passiivseks kuni paar sekundit enne viljastamist.

'Kui sperma läheneb munarakule,“märgib Epel, „toodab ensüüm kiiresti suures koguses lämmastikoksiidi, mis süstitakse munarakku, kui sperma ja munarakk kokku puutuvad.“

Gaasi lämmastikoksiidi süstimine spermast käivitab k altsiumi vabanemise muna sees umbes 30 sekundi pärast.

K altsium aktiveerib seejärel munas juba olemasoleva lämmastikoksiidi süntaasi, tekitades rohkem lämmastikoksiidi, mis omakorda põhjustab kogu munas rohkem k altsiumi vabanemist.

1970. aastatel näitasid Epel ja teised teadlased, et k altsium on munade arengut soodustav oluline tegur. Kui k altsiumi tase tõuseb, tekivad metaboolsed muutused, mille tõttu munarakk jaguneb ja moodustub embrüoks.

Kuid see, mis tegelikult k altsiumi kogunemise käivitab, on jäänud mõistatuseks – siiani.

'See, kuidas sperma seda teeb, on tõesti olnud mõistatus,“ütleb Epel ja märgib, et enne lämmastikoksiidi avastamist uuriti paljusid teisi kandidaate.

Epel tunnustab magistrandi Richard C. Kuod enamiku läbimurdeni viinud töö eest. Loodusuuringu juhtiv autor Kuo on osalenud meditsiinikooli lõpetanud neuroteaduste programmis ja õigusteaduskonnas.

Merisiiliku seks

Kuna merisiilikutelt on spermat ja mune suhteliselt lihtne eraldada, on bioloogid neid väikeseid mereolendeid uurinud aastakümneid. Need on pikka aega olnud eeskujuks teiste elusolendite, sealhulgas inimeste viljastumise mõistmisel. Tegelikult avastati k altsiumi oluline roll munarakkude aktiveerimisel esmakordselt merisiilikutega tehtud laboratoorsetes katsetes.

'Nüüd teame, et k altsiumisisaldus suureneb kõigi loomade munade viljastamise ajal, aga ka inimestel,“ütleb Epel. "Kas lämmastikoksiidi suurenemine on seotud muude liikide kui merisiilikutega, on midagi, mida me uurime."

Täpsem alt analüüsib Epeli meeskond lehmade ja hiirte mune, et näha, kas neis on ka pärast paaritumist suurenenud lämmastikoksiidi kontsentratsioon.

'Kui lämmastikoksiid on seotud imetajate viljastamisega, " väidab Epel, "võib see olla kasulik geenitehnoloogia või kloonimise puhul."

Imetajate kloonimine on keeruline, selgitab ta, sest vaid väike osa laboratoorsetest kloonidest areneb elujõulisteks looteks. Lämmastikoksiidi lisamine viljastatud imetaja munarajale "võib lõppeda kloonimise tõhususe paranemisega," märgib ta.

Lämmastikoksiid võib osutuda ka inimese edukaks paljunemiseks vajalikuks koostisosaks.

'Inimese spermas on palju defekte,“märgib Epel, „ja mõne mehe sperma lämmastikoksiidi kontsentratsioonis võib esineda puudujääke.“

Kui see nii läheb, ennustab Epel, võidakse välja töötada protseduur, mis kasutab meeste viljatuse raviks lämmastikoksiidi.

Näiteks in vitro viljastamisena tuntud protsessis võetakse naiselt munarakud ja viljastatakse spermaga laboratoorses katseklaasis. Lisades segule lämmastikoksiidi, võivad lämmastikoksiidi vaegusega mehed ühel päeval spermadoonorile lootmise asemel kasutada oma spermat.

Ütle lihts alt EI

Lämmastikoksiid (NO) aetakse sageli segi dilämmastikoksiidi ehk naerugaasiga, kuid see on lihtsam ühend, mis koosneb ühest lämmastikuaatomist (N), mis on seotud ühe hapnikuaatomiga (O).

Pikka aega mürgise õhusaasteainena käsitletud NO on viimastel aastatel pälvinud tohutu lugupidamise, kuna meditsiiniteadlased saavad rohkem teada selle olulisest rollist inimese füsioloogias. Lämmastikoksiid säilitab vererõhku ja voolu, hoides meie veresooned lahti – see on oluline avastus nii kardioloogide kui ka impotentsusravimi Viagra tootjate jaoks. NO toimib inimestel ka olulise neurotransmitterina ja valged verelibled kasutavad seda kasvajate, bakterite ja muude sissetungijate hävitamiseks.

Viimaste looduse leidude põhjal võib see lihtne, kuid hädavajalik gaas osutuda inimeste ja kogu loomariigi eduka viljastamise võtmeks.

Epel on Jane ja Marshall Steel, Stanfordi mereteaduste professor Jr. Seda uuringut toetasid riiklikud terviseinstituudid ja riiklik teadusfond. Kuo sai ka stipendiumi Howard Hughesi meditsiiniinstituudist.

Teised looduse artikli kaasautorid on Stuart H. Thompson, bioloogiateaduste professor ja Chris Patton, Hopkinsi merejaama vanemtehnik; Stephen A. Stricker, New Mexico ülikooli bioloogia osakond; Joseph Bonaventura, Duke'i ülikooli rakubioloogia osakond; ja Gregory T. Baxter, Cornelli ülikooli nanotöötlemislabor.

Populaarne teema