قله های مرموز گرما در سلول ها با الماس های کوچک حفر می شوند



اندازه گیری درجه حرارت یک فرد عرق نیست: یک دماسنج را زیر زبان او بلغزانید و ببینید که در جایی نزدیک به 98 درجه فارنهایت افزایش می یابد. اما این عدد منفرد در واقع نتیجه تولید هر یک از تقریباً 30 تریلیون سلول در بدن انسان است که گرمای خود را تولید می کند. اتلاف این گرما دمای کل بدن را تعیین می کند ، در حالی که انواع مختلف سلول به درجات مختلف کمک می کنند.

برای درک واقعی چگونگی تنظیم دمای بدن توسط موجودات زنده ، محققان باید سلولهای جداگانه را بررسی کنند. اما اگرچه توانایی دانشمندان در جاسوسی از فعل و انفعالات مولکولی از نزدیک در طی دهه گذشته بسیار بهبود یافته است ، آنها در تلاشند ابزاری تولید کنند که خصوصیات حرارتی سلول را از داخل اندازه گیری کند.

اکنون یک مطالعه جدید خلا cruc مهم دانش را پر کرده است. برای اولین بار ، محققان هدایت حرارتی – سرعت هدایت گرما – را در سلولهای انسانی اندازه گیری کرده اند. در مقاله ای که جمعه در پیشرفت علمی، دانشمندان از سنسورهای مینیاتور مبتنی بر الماس استفاده کرده اند که همزمان گرما را ساطع می کند و اندازه گیری می کند تا نشان دهد گرما در سلول ها بسیار کندتر از آنچه تصور می شد ، پراکنده می شود. مادوکا سوزوکی ، بیوفیزیکدان دانشگاه اوزاکا در ژاپن گفت: “این برای ما و دیگران در این زمینه بسیار تعجب آور بود.” و نویسنده مقاله از آنجا که مایعات موجود در سلول ها بر پایه آب است ، دانشمندان به طور کلی تصور می کنند که گرمای مشابه آب را حمل می کند. در عوض ، گرما حدود پنج برابر کندتر در سلول ها پراکنده می شود – سرعتی نزدیک به روش دفع آن در روغن. سوزوکی می گوید تاکنون “هیچ کس از این ویژگی اساسی سلول های زنده اطلاع نداشت.” “بدون این مقدار ، ما نمی توانیم نحوه تغییر دمای سلول را مدل کنیم.”

میخائیل لوکین ، فیزیکدان دانشگاه هاروارد ، که سنسورهایی را برای کاوش دمای سلول تولید کرد اما روی این پروژه کار نکرد ، گفت: “اینها نتایج جذاب هستند که باید بهتر درک شوند.” “اگر دوام بیاورند ، بسیار مهم خواهند بود.”

این یافته ها ممکن است به حل رمز و راز اساسی دمای سلول که زیست شناسان را گیج کرده است ، کمک کند: وجود قله های گرمای بیش از حد محلی. دانشمندان از اختلاف گذرا چند درجه فارنهایت از مکانی به مکان دیگر در سلول خبر می دهند – فضایی که در انسان از پنج تا 120 میکرون متغیر است. (این چیزی در فاصله ای از عرض یک توده گرد و غبار و یک کنه واقعی است.) یک مطالعه در سال 2018 حتی ادعا می کند که میتوکندری ، پمپ های انرژی قرص شکل ، در مجموع در 122 درجه فارنهایت کار می کنند.

این ایده که سلولها می توانند چنین شیبهای دمایی زیادی داشته باشند ، تعجب آور است ، زیرا در چنین فضای کمی ، افزایش شدید گرما باید خیلی سریع از بین برود. لوئیس کارلوس ، دانشمند علوم اعصاب در دانشگاه آویرو در پرتغال ، که گرما سنجی درون سلولی را مطالعه کرد اما در مطالعه جدید نقش نداشت ، گفت: “من فکر می کنم نتایج تجربی در پنج سال گذشته به طور مداوم وجود نوسانات دما را در داخل سلول نشان داده است.”

در کار جدید ، سوزوکی و همکارانش بر روی فناوری ایجاد شده برای اولین بار توسط لوکین برای ایجاد یک حسگر نانو الماس فلورسنت پوشش داده شده با یک پلیمر آزاد کننده گرما ایجاد شدند. تغییرات دمایی محلی به طور فزاینده ای عیوب نانو الماس را گسترش می دهد و در اثر برخورد با لیزر ، درجه فلورانس آن تغییر می کند. لوكین گفت ، از آنجا كه الماس بسیار بی اثر است ، روش بسیار پایدارتر از انواع دیگر كاوشگرها است.

سوزوکی گفت ، رسانایی گرمایی مشخص شده در کار جدید ممکن است افزایش گرمای کوچکتر از چند درجه فارنهایت را توضیح دهد ، گرچه هجوم گسترده گرما به میتوکندری نیست. وی پیشنهاد می کند که آنها ممکن است به عنوان یک سیستم سیگنالینگ تاکنون شناخته نشده در سلول عمل کنند. به عنوان مثال ، افزایش گرما می تواند باعث تا شدن یا باز شدن پروتئین ها ، تحریک واکنشهای آنزیمی خاص یا بازخورد کانالهایی شود که سطح کلسیم را در ماهیچه ها تنظیم می کنند.

سوزوکی و لوکین توافق دارند که هنوز تحقیقات بیشتری برای تعیین وجود این شیب ها واقعاً و چگونگی تولید آنها لازم خواهد بود. لوكین گفت: “این مشكل خارق العاده ای وجود دارد كه مردم در مورد آن بسیار گیج هستند و باید آن را حل كنید.” “این واقعیت که این ابزار جدید می تواند به این سوال بیولوژیکی پاسخ دهد – فکر می کنم واقعاً جدید باشد.”


منبع: khabar-dirooz.ir

دیدگاهتان را بنویسید

Comment
Name*
Mail*
Website*