Dantys Gali Atskleisti Kelių Dienų Biologinio Laikrodžio Paslaptį - Alternatyvus Vaizdas

Turinys:

Dantys Gali Atskleisti Kelių Dienų Biologinio Laikrodžio Paslaptį - Alternatyvus Vaizdas
Dantys Gali Atskleisti Kelių Dienų Biologinio Laikrodžio Paslaptį - Alternatyvus Vaizdas

Video: Dantys Gali Atskleisti Kelių Dienų Biologinio Laikrodžio Paslaptį - Alternatyvus Vaizdas

Video: Dantys Gali Atskleisti Kelių Dienų Biologinio Laikrodžio Paslaptį - Alternatyvus Vaizdas
Video: JFK Assassination Conspiracy Theories: John F. Kennedy Facts, Photos, Timeline, Books, Articles 2024, Kovo
Anonim

Mažos dantų emalio linijos rodo anksčiau nežinomą biologinį ritmą. Jei duomenys bus patvirtinti, šis atradimas padės tyrėjams suprasti, kodėl didesni gyvūnai auga lėčiau ir gyvena ilgiau nei mažesni.

Vieną praėjusių metų vasarą Niujorko universiteto paleontologas Timothy Bromage'as, atostogaudamas Kipre, kramtydavo ėriuko skiautelę. Staiga jis išgirdo traškėjimą. Kai garsą ištiko aštrus skausmas, jis suprato, kad sulaužė dantį.

- „Salik.biz“

Grįžęs į Niujorką jo odontologas jam pasakė, kad norėdamas atkurti dantį, jis turės ištverti trijų mėnesių kančią. - Arba duok man tik penkias minutes, - tarė gydytojas, - ir aš tuoj pat ištrauksiu.

Bromage pageidaujamas išbraukimas. Taigi jis sugebėjo padaryti ploną danties pjūvį, o tai buvo tai, ko jis norėjo padaryti keletą metų, norėdamas išmatuoti naujos rūšies bioritmą, kurį tyrė žinduolių nuolatiniuose dantyse. Tai nėra gerai ištirtas cirkadinis bioritmas, bet ilgesnis, skirtingoms rūšims skirtingas, trunkantis nuo dviejų dienų iki dviejų savaičių. Bromage'as mano, kad šis ritmas gali nulemti gyvūnų augimo greitį ir jų gyvenimo trukmę.

Žiurkėms bioritmas trunka vieną dieną; makakuose - keturios, avių - penkios, žmonėms - nuo šešių iki 12 dienų. „Bromage“patvirtino šį ryšį dešimčių kitų gyvų ir išnykusių žinduolių, įskaitant Azijos dramblius, kurių bioritmas trunka 14 dienų. (Yra išimčių: pavyzdžiui, šunys neparodo šio santykio.)

Apskritai pateisinamas lėtesnis didesnių žinduolių rūšių ritmas: dideli gyvūnai auga lėčiau nei mažesni gyvūnai, praleidžiantys ilgesnį laiką. Bromage'as mano, kad dantų ir kaulų ritmas atspindi augimo signalą, stimuliuojantį ląstelių dalijimosi greitį, kurį kūno ląstelės gauna šį signalą reguliariais intervalais. Kuo dažniau tokie signalai gaunami, tuo greičiau auga gyvūnas.

Ritminis intervalas didėja ne tik kūno masės atžvilgiu. „Bromage“nustatė, kad jis didėja kartu su kitomis savybėmis, kurios didėja kartu su kūno svoriu, pavyzdžiui, gyvenimo trukme, laktacijos trukme, medžiagų apykaitos greičiu, estroos ciklo trukme ir net inksto dydžiu. Tai rodo, kad išmatavus tik vieno danties augimo greitį, net jei tai yra išnykęs gyvūnas, bus galima nustatyti ne tik jo kūno dydį, bet ir daugelį kitų jo savybių.

„Duok man bet kokį dantį, bet kokį nuolatinį primatų dantį - tiesiog mesti man, nesakyk man, koks jis yra primatas - ir aš rekonstruosiu, kokio dydžio buvo inkstai, kiek laiko jis gyveno, ir visas tas savybes“, - sako Bromage. „Neįtikėtina, kokią galimybę ši medžiaga atveria raktui į gyvenimą.“

Reklaminis vaizdo įrašas:

2010 m. Su kolega gavusi prestižinę Maxo Plancko mokslo premiją, „Bromage“išleido 750 000 EUR tyrimams, skirtiems nustatyti, ar gyvūnų kraujo mėginiai atspindi tuos pačius ritmus kaip dantys. Tyrimai buvo brangūs ir atima daug laiko taip pat todėl, kad pelės ir žiurkės (pigūs biologijos darbo žirgai) neturi kelių dienų ritmo ir negali būti naudojami kaip eksperimentiniai dalykai.

Jo tyrimų, paskelbtų 2016 m., Rezultatai dar nėra pakankamai tvirti, kad taptų atradimu. Daugelis chronobiologų skeptiškai vertina juos.

Bet „kas būtų, jei jam viskas būtų gerai?“- klausia Robinas Bernsteinas, Boulderio Kolorado universiteto biologas biologas, kuris tyrė kūno dydžio pokyčius ir dabar tiria žmonių bei nežmoginių primatų augimą. „Mano nuomone, jis yra vienas iš tų žmonių, kurie pralenkia savo laiką“, - sako ji. „Gal čia nėra nieko ypatingo, tačiau jis yra originalus, tikrai įdomus ir, manau, kad galima daug nuveikti.“

Dantų jungtys

Dešimtojo dešimtmečio viduryje Bromage'as susidomėjo dantimis, kai buvo magistrantas. Tuo metu mokslininkai žinojo, kad medžiai sudaro vienmečius žiedus, todėl danties emalyje susidaro kasdieniai augimo ruožai. 1930–1940 metais japonų mokslininkai juos atrado ant šunų, žiurkių, kiaulių ir makakų dantų.

Žinduoliai taip pat turi iškilias juosteles, vadinamas Retzijaus juostelėmis. Ankstyvuosiuose hominiduose, kuriuos tuo metu tyrė „Bromage“, septynios dienos juostos atskyrė kiekvieną „Retzius“giminę. Niekas nežinojo, kaip ar kodėl jie susiformavo, tačiau Bromage sugebėjo juos panaudoti kaip žymeklį, kad parodytų, jog pirmieji nuolatiniai molarai atsirado ankstyvuose hominiduose, maždaug trejų metų amžiuje, pavyzdžiui, šimpanzėse, daug anksčiau nei šiuolaikiniai žmonės. Tai reiškė, kad ankstyvieji hominidai nebuvo tik miniatiūriniai šiuolaikinių žmonių variantai, kaip tada buvo manoma, bet ir buvo arčiau beždžionių.

1991 m. Bromage patvirtino, kad Retzius linijas makakose skyrė tik keturios kasdienio augimo linijos, priešingai nei septynios, kurias jis stebėjo ankstyvuose hominiduose. Tada 2000 m. Jis suprato, kad kaulai taip pat turi periodinio augimo modelį. Jis nustatė, kad juostelės, vadinamos lamelėmis, ant žiurkių kaulų susiformavo vos per vieną dieną. Kaip tai galėtų būti įmanoma, jei žmogaus kaulai auga daug lėčiau nei žiurkių kaulai?

„Tai man per metus neišėjo iš galvos, - sako Bromage. Ir tada vieną 2008 m. Dieną jis perskaitė vieno iš savo studentų disertaciją, kad makakų kauluose lamelės susidaro per keturias dienas, tai yra, lygiai taip pat, kaip ir „Retzius“linijos, kurias jis rado makakų dantyse 1991 m. „Ši 1991-ųjų atmintis man į galvą atėjo antrą kartą, kai pamačiau numerį keturis“, - prisimena jis. Ar gali būti įmanoma, jis susimąstė, kad žinduolių dantų ir kaulų augimo laikotarpiai yra vienodi? Tokiu atveju lamelės žmonėms taip pat turėtų susiformuoti per septynias dienas, tai yra daug ilgiau nei žiurkėms, o tai užtrunka tik vieną dieną.

Bromage šią idėją pavadino „visiškai nauja paradigma“. Iki to laiko buvo manoma, kad nėra jokio ryšio tarp to, kaip auga dantys ir kaulai; Kaulai niekada nebuvo manomi kaip audiniai, kurie vystosi laipsniškai, pamatuojant, kaip dantys ir medžiai. Bet koks galimas dantų ir kaulų išsivystymo greičio ryšys buvo toks esminis, kad visą savaitę niekam negalėjau pasakyti “, - sako Bromage'as net savo žmonai. Savo laboratorijoje jis patikrino kaulų ir dantų histologinę struktūrą ir nustatė, kad beždžionėms, avims ir žmonėms dantų ir kaulų augimo ritmai sutapo.

Smegenų ritmas

Jei ritmai, kuriuos „Bromage“matė žinduolių dantų ir kaulų augimo juostose, būtų atsakas į augimo signalą, iš kur jis galėtų atsirasti? Bromage'as mano, kad jo šaltinis yra ta pati smegenų dalis, kuri, kaip jau žinoma, nustato cirkadinį bioritmą, tai yra pagumburį. Galų gale, jo tirtų bioritmų trukmė visada yra visos dienos kartotinė, o biologinis laikrodis, kaip jau buvo nustatyta, turi įtakos ląstelių dalijimosi greičiui. Pagumburis geba atlikti šią funkciją, todėl „kodėl reikia sugalvoti kitą, visiškai naują instrumentą?“- jam kilo klausimas. Kažkas, galbūt pagumburyje besikaupianti medžiaga, gali pakeisti biologinį laikrodį per kelių dienų ciklą. Nesvarbu, kuri smegenų dalis yra už tai atsakinga, „tai tiesiog skirta suskaičiuoti“, - sako Bromage'as.

Hipotalamas taip pat atlieka kitą darbą: jis reguliuoja hipofizę, hormonus gaminančią hipofizę, kurios priekinė dalis reguliuoja kūno dydį, o užpakalinė dalis reguliuoja estrozinio ciklo trukmę. Turbūt neatsitiktinai, tai yra vieninteliai du fiziologiniai požymiai, kuriuos Bromage rado tiesiogiai koreliuodamas su naujojo bioritmo trukme.

Bromage'as pradėjo tikrinti savo teoriją. Jei smegenyse generuojamas signalas reguliuoja augimo greitį, Bromage'as spėliojo, tada kraujyje turi būti šio signalo pėdsakai.

Bromage'as dvi savaites rinko šešis mililitrus kiaulių kraujo mėginių. Tada nepriklausomai laboratorijai jis perdavė 1700 mėginių, kuriuos surinko iš 33 kiaulių, kad būtų galima nustatyti 995 įvairius organizmo metabolitus, biochemines medžiagas.

Išleidęs 300 tūkstančių dolerių, jis gavo atsakymą: iš 159 koncentruotų metabolitų, turinčių specifinę biologinę funkciją, 108 atspindėjo paros ritmą. Kitas dažniausiai pasitaikantis ritmas buvo tas pats penkių dienų ritmas, kurį Bromage nustatė kiaulių dantis ir kaulus. Tik 55 iš 159 metabolitų praėjo per šį ciklą, ir tik 20 iš jų ciklas sutapo su kitais ritmais.

Savo nuostabai, Bromage nustatė du penkių dienų ciklus su trijų dienų intervalu. Pirmajame buvo metabolitai, susiję su augimu, o antrajame - metabolitai, susidarę biologinių molekulių skilimo metu. Tai turėjo prasmę: pasibaigus augimui, metabolitai turi būti suskaidomi, kad juos būtų galima perdirbti kitame augimo cikle. Kokia tobulai suprojektuota sistema, pagalvojo Bromage'as. Niekada nebūčiau patikėjęs, jei nebūčiau matęs savo akimis!

Naująjį bioritmą jis pavadino „Haverso-Halbergo virpesiai“. Vardas suteiktas Clopton Havers garbei, kuris XVII amžiaus pabaigoje pirmiausia aprašė kaulų lameles ir tai, kas vėliau taps žinoma kaip Retzius juostelės; ir Franzo Halbergo, chronobiologo, kuris mirė 2013 m., būdamas 93 metų.

Kiaulių problema

Žvelgdami atgal suprantame, kad ritmo įvardijimas po Halbergo nebuvo pats protingiausias sprendimas.

Chronobiologai labai skeptiškai vertina kelių dienų bioritmų atradimą, sako Roberto Refinetti, Boiso universiteto fiziologas ir dienraščio fiziologijos vadovo autorius. Ir mes daug už tai esame skolingi Halbergui. Jis pristatė pačią „cirkadinio“sąvoką. Tačiau ateityje jis paskelbė atradęs ilgesnius ritmus, nepateikdamas svarių įrodymų. "Jis buvo tikras, kaip mėgdavo sakyti, plataus mąstymo žmogus, - teigė Refinetti. - Kai kurie manė, kad jis net buvo užribyje".

Pats Refinetti mėgino nustatyti savaitinį arklio kraujospūdžio ir pieno rūgšties koncentracijos ritmą. Jis mano, kad „Bromage“penkių dienų kiaulių ritmas gali būti žmogaus darbo savaitės, palyginti naujo socialinio išradimo, rezultatas. Be to, jo teigimu, niekas aplinkoje negalėjo būti būtina sąlyga savaitės ritmui vystytis per milijonus metų. Tai prieštarauja cirkadiniam ritmui, kuris akivaizdžiai atsirado kaip reakcija į dienos ir nakties pasikeitimą.

Bromage'as atsakė, kad greičiausiai jo įvardytų ritmų negalėjo sukelti darbo savaitė, nes kiaulės visą laiką buvo laikomos pastoviomis sąlygomis. Be to, jei Bromage'io teorija yra teisinga, šiems ritmams vystytis nereikės kelių dienų išorinio signalo, nes jie pagrįsti dienos valandomis, kurias galima suskaičiuoti. Refinetti, pridūrė jis, tikriausiai neišmatuojo savaitės žirgų ritmo, nes neišmatuojo viso komplekso, susijusio su augimu.

Kalbėdamas apie Halbergo duomenų kritiką, Bromage'as teigė, kad ritmą pavadino po jo, nes „rėmė ilgalaikius ritmus, kai niekas kitas žemėje apie tai negalvojo“. Tačiau tai, pasak Bromage'o, nereiškia „aš sutinku su visais jo teiginiais“.

Turbūt sunkiau ginčytis dėl statistikos pagal „Bromage“duomenis. Dėl išlaidų ir sudėtingumo eksperimentą reikėjo atlikti per trumpesnį laikotarpį, nei tikėjosi Bromage. Kadangi ciklų buvo per mažai, jis negalėjo statistiškai objektyviai patikrinti ritmų. Vietoj to, situacija paskatino jį prisiimti penkių dienų ritmą ir paskui patikrinti, ar ši prielaida buvo statistiškai svarbi. Jei teigiate, kad yra penkių dienų ciklas, turite išmatuoti daugybę ciklų, kad jie būtų statistiškai pagrįsti, sako Memfio universiteto Chronobiologas Andrew Liu.

Bromage'as sutiko, kad eksperimentas turėjo savo trūkumų. „Mes tikrai tai pagreitėjome“, - sako jis. Išmatuoti kiaulių kraują per ilgą laiką būtų sunku: gyvūnai patiria didesnį stresą ir tyrimo pabaigoje jie pradėjo vystytis infekcijomis. „Tai buvo visiškai nauja patirtis visiems, todėl nebuvo tobula ir mes daug ko išmokome“, - sako Bromage.

Norėdami gauti tikslesnius duomenis, jis ketina į savo kitą tyrimą įtraukti daugiau ciklų, kurių metu mėnesį išmatuos rezito beždžionių (jų keturių dienų ritmas) kraują. Makas yra įpratęs imti kraują, pridūrė jis. Tai reiškia, kad mokslininkai ims kraujo mėginius iš gyvūnų, kurie nepatiria su stresu susijusių problemų, pavyzdžiui, kiaulių.

Bromage'as pažymėjo, kad, nepaisant to, jis nustatė penkių dienų ritmą kitos rūšies molekulėse, cirkuliuojančiose kiaulių kraujyje: mažose RNR, o daugumoje tų, kurių ciklas yra penkių dienų, taip pat yra biologinė funkcija, susijusi su augimu. Jis nemano, kad šis atradimas yra atsitiktinumas. „Tikimybė, kad taip gali nutikti, yra astronomiškai maža“, - sako jis.

Dviejų dienų žiurkė

Kraujo tyrimai nėra vienintelis būdas, kuriuo mokslininkai gali sekti bioritmus. Liu iš Memfio universiteto sako, kad jei turėtų pinigų, jam būtų įdomu nustatyti kelių dienų ritmą dideliame gyvūne, naudojant kasdienį reporterio geną. Šiuos genus sužadina cirkadinis ritmas ir jie gamina molekulę, kurią biologai realiu laiku gali išmatuoti labai tiksliai. Tokio geno ryšys su gyvūno pagumburiu gali parodyti, kad paros ritmas kažkiek skiriasi pagal kelių dienų tvarkaraštį “, - sako Liu. „Tai įmanoma padaryti, - sako jis, - ir labai įdomu“.

Tačiau net jei metabolitų ritmas yra patvirtintas, sako Liu ir kiti mokslininkai, tai nereiškia, kad jis atsakingas už kūno dydį. Atvirkščiai, tai gali tiesiog atspindėti skirtingą skirtingo dydžio gyvūnų augimo greitį. Kaip paaiškino Liu, „vien todėl, kad kraujyje pažymite ritmą, tai nebūtinai reiškia“, - taip yra priežastis.

Bromage sutiko. "Tai tik hipotezė, - sakė jis. - Tai galima išbandyti eksperimentu." Norėdami tai padaryti, jis nori, kad išaugintos ląstelės, dalijamos kartą per dieną, veiktų biologinius veiksnius, kurie galėtų paversti dieninį ritmą daugiadieniu ritmu. Pasak jo, mokslininkai įsitikins, ar tai pavyks „ištisą žiurkę paversti dviejų dienų gyvūnu“.

Andreasas von Bubnoffas