ÚSTÍ N. L.: Виставка живопису (лютий 2021)

коралів

Кораловий скелет відіграє ключову роль у зберіганні атмосферного вуглекислого газу. Попередні дослідження зосереджувались на процесі, за допомогою якого дорослі корали виробляють мінерали, які виліковують існуючі тканини, утворюючи скелет, але точна ступінь, до якої корали ініціюють весь процес мінералізації, залишається загадкою - дотепер.

Вперше дослідники виявили процес біологічної мінералізації, який відбувається у молодих коралів, що переходить від плактонного плато (купання) до «осілої» стадії, в якій він утворює скелет мінералів, що захищають його колонію. Це відкриття важливо для розуміння процесу формування коралових рифів та захисту морського життя від екологічної шкоди, пов'язаної з глобальним потеплінням. Це також має наслідки для нових біотехнологічних розробок із використанням екстракції коралів для регенерації та реконструкції кісток людини.

Дослідження проводив професор Гіл Гобс з хімічного факультету університету Бар-Ілан, д-р. Талі Масс, Школа медичних наук Леона Х. Чарні при Хайфському університеті та доктор Анат Аківа та доктор Іддо Пінкас з Інституту науки Вейцмана в Ізраїлі. Їхні висновки нещодавно були опубліковані в Nature Communications.

Корали починають своє життя як планктонний поліп, який вільно плаває в морі. У якийсь момент поліп переходить до «осілої» стадії, на якій починається формування скелета. Це процес, при якому поліп дуже швидко виводить карбонат кальцію з утворенням та захистом рифової колони. Правильний розвиток поліпів до стійкої стадії має вирішальне значення для правильного розвитку коралових рифів.

У поточному дослідженні вони досліджували біологічний процес, який відбувається протягом цих двох фаз. З цією метою вони вперше застосували мультидисциплінарний підхід з використанням вдосконаленої електронної мікроскопії, мікрораманівської спектроскопії та спектроскопії ядерно-магнітного резонансу (ЯМР) для перевірки внутрішніх процесів, пов’язаних із виробництвом скелета.

Дослідники проаналізували експресію генів як на плаваючій, так і на стійкій стадії і побачили дозрівання мінералів. За допомогою аналізу генів вони змогли визначити, що були створені різні білки.

Вони виявили, що специфічні гени активують багаті глутаматом білки на першій фазі плавання, але як тільки поліп осідає і швидко починає виділяти карбонат кальцію, різні гени активують багаті аспартатом білки. "За допомогою ЯМР ми показали присутність багатих глутаматом білків у мінеральному матеріалі карбонату кальцію та багатих аспартатом білків у кристалічному вуглецевому каркасі кальцію", - говорить професор Гобс. "Іншими словами, ми продемонстрували взаємозв'язок між генетичною інформацією та регуляторною діяльністю, що здійснюється білками. Безпосереднє значення цих висновків полягає у розумінні процесу утворення коралових рифів та захисті морських тварин від екологічної шкоди, пов'язаної зі зміною клімату".

Точне знання, які білки використовуються для прискорення росту мінеральних речовин у коралах, важливо для розуміння того, що прискорює ріст кісток у людини, оскільки багато з коралових скелетних білків мають надзвичайну схожість з білками кісток у людей. Розуміння біологічного процесу також є важливим кроком у імітації та адаптації його до людини з точки зору лікування переломів або навіть для лікування глибших проблем скелета та хребта. "У цьому дослідженні ми з'ясували, як можна регулювати ріст кісткової тканини, що допоможе розробці нових біотехнологічних методів трансплантації кісток в організмі людини, хоча це далеко не розуміння механізму, за допомогою якого люди формують скелет, поточне дослідження для цього процес ", робить висновок доктор Маса і професор Губи.