Biologická zábavní pyrotechnika spouštěná oplodněním je stará nejméně 300 milionů let

Nový život vzniká, přinejmenším pod fluorescenčním mikroskopem. V tu chvíli, když se spermie dotkne vajíčka, vzplanou se přes jejich nyní přilnavé povrchy miliardy atomů zinku.

Tento úžasný, ale malý fenomén byl poprvé pozorován při opylování lidmi v roce 2016.

„Bylo to fantastické,“ řekla tehdy lékařská výzkumnice Theresa Woodruffová z Northwestern University. „Objevili jsme zinkovou jiskru jen před pěti lety u myši a vidět, jak zinek vyzařuje ve stříkající vodě z každého lidského vajíčka, bylo úžasné.“ (Woodruff nyní pracuje na Michiganské státní univerzitě.)

Vědci nyní zjistili, že tato těhotenská chemie může být konzervovaným znakem oplodnění u obratlovců nebo zvířat s páteří.

Dramatický záblesk oplodnění v lidských oocytech. (Northwestern University)

stejně jako uvnitř lidí a myší (myší sval), tyto ohňostroje vyrobené ze zinku byly pozorovány v obohaceném stavu makak a kráva (býčí hlava) vejce. Nová studie právě viděla explozi zinku v africké drápové žábě (Xenopus laevis) také, což znamená, že tento jev je přinejmenším stejně starý, jako když se předkové žab a savců lišili od evolučních způsobů, asi před 300 miliony let.

Když zinek praskne studovaným vejcem, váže se na molekulární markery v reakci, která způsobí jejich záblesk v záblesku světla pod fluorescenčním mikroskopem (viz výše).

Severozápadní biochemik John Seiler a jeho kolegové se rozhodli podívat se na tyto biochemické jiskry v africké drápové žábě kvůli jejich velikosti a hojnosti.

„Průměr Xenopus Míra vajec je 15krát vyšší než u vajec myší, což umožňuje podrobnější studium dynamiky toku zinku, “uvedl tým. napsal ve svém příspěvku.

žába. (Brian Garnett Photography / Moment / Getty Images)

Pomocí výkonné zobrazovací technologie, jako je rentgenová mikroskopie a elektronová mikroskopie, byl multidisciplinární tým schopen vidět, jak vejce ukládají zinek v mikroskopických úložných prostorech podél jejich povrchu. Měřili, že tyto zásobní vezikuly obsahovaly 10krát více zinku než zbytek vajíčka – připravené k prasknutí v reakci na oplodnění.

Vědci také zjistili masivní uvolňování manganu spolu se zinkem ve vejcích žab, které nebylo pozorováno u žádného z ostatních zvířat. Nyní doufají, že zkontrolují hladinu manganu u myší.

„Často považujeme geny za klíčové regulační faktory, ale naše práce ukázala, že atomy jako zinek a mangan jsou nezbytné pro první kroky ve vývoji po oplodnění,“ Řekl Woodruff o nové studii.

Podrobná exploze zinku jiskří při oplodnění v lidském vejci. (Northwestern University)

Výzkum u myší naznačuje, že těkavost zinku slouží několika účelům. ToČarodějnice buněčný cyklus ve vejci Od meiózy – která zahrnuje buněčné dělení, které vede k pohlavním buňkám s pouze polovinou sady chromozomů – po mitózu – která produkuje buňky s celou sadou chromozomů, to umožňuje, aby se vajíčko začalo vyvíjet do embrya.

Zinek také produkuje fyziologickou hmotu Zastavit další spermie od vstupu do strany. Totéž se zdá být pravdou o manganu, protože Seiler a jeho tým ukázali, že oba prvky inhibují oplodnění kolem vajíčka.

Objem jiskrových jisker Odhaluje kvalitu výsledného ploduJe to velmi užitečný indikátor in vitro fertilizace (IVF).

„Tato práce může pomoci informovat naše chápání interakce mezi stavem zinku ve stravě a lidskou plodností,“ Řekl Molekulární biolog z Michiganské státní univerzity Thomas O’Lorran. „[It supports] Objevuje se obraz, že buňky používají přechodné kovy k regulaci některých časných rozhodnutí v životě organismu. “

Jejich výzkum byl publikován v přírodní chemie.