حافظه در گیاهان گل دار
گروهی از محققان در انگلستان و هلند سازوکاری پیدا کرده‌اند که به گیاهان زینتی (گیاهان گل‌دار) این امکان را می‌دهد که تغییراتِ محیط را احساس کنند و به یاد بیاورند.
وجود حافظه در گیاهان می‌تواند آن‌ها را در مقابل تنش‌های محیطی یا تغییر فصل سازگار کند. به‌عنوان مثال، برای بسیاری گیاهان، سرمای زمستان یادآور بازگشت فصل بهار و دمای گرم‌تر و گل‌دهی است. یکی از راه‌هایی که گیاهان می‌توانند فصل گرما را به یاد بیاورند، از طریق گروهی از پروتئین‌هاست که PRC۲ نامیده می‌شوند. این پروتئین‌ها در سرما به هم متصل می‌شوند و گل‌دهی را به گیاه القا می‌کنند. با این حال، هنوز در مورد اینکه این گروه پروتئین‌ها چطور می‌توانند تغییرات محیطی مانند سرد شدن هوا را حس کنند و فقط در صورت لزوم فعال شوند، اطلاعات اندکی وجود دارد.
این مطالعات جدید که توسط دانشمندان انجام شده است، بینش جدیدی برای عملکرد این گروه از پروتئین‌ها به حساسیت محیطی نشان می‌دهد. محققان کشف کرده‌اند که جزء اصلی این پروتئین‌ها، پروتئینی به نام VRN۲ است که بسیار ناپایدار است و در دمای گرم‌تر و در صورتی که اکسیژن زیاد است، دائماً تجزیه می‌شود؛ اما در مواقعی که شرایط محیطی سخت می‌شود، مثلاً، زمانی که گیاه در آب فرو می‌رود یا اکسیژن کم می‌شود، این پروتئین پایدار است و باعث زنده ماندن گیاه می‌شود. همچنین این پروتئین در سرما تجمع می‌یابد که این تجمع باعث می‌شود که گیاه در دمای گرم‌تر به گل بنشیند. محققان دلایل این اتفاق را بررسی کرده‌اند و به نتایج شگفت‌انگیزی برای ارتباط بین پاسخ گیاهان به هوای سرد و کاهش اکسیژن در طول دوره سیلاب رسیدند. آن این است که گیاهان توانایی قابل توجهی برای حس کردن و به یاد آوردن تغییرات محیط زندگی خود را دارند که آن‌ها را قادر می‌سازد بتوانند چرخه حیات خود را کنترل کنند. در زمانی که هوا گرم است و به پروتئین VRN۲ نیازی نیست، این پروتئین که به‌طور مدام شکسته می‌شود. همچنین این پروتئین به طور مداوم تغییرات محیطی را حس می‌کند و باعث می‌شود که PRC۲ غیرفعال باقی بماند؛ اما در مواقعی که لازم باشد (به‌عنوان مثال در هوای سرد) با حس کردن شرایط محیطی، باعث فعال شدنPRC۲ می‌شود.
از طرفی کشف این مکانیسم می‌تواند برای ساخت گیاهانی که قادرند خود را در شرایط مختلف محیطی سازگار کنند، به دانشمندان کمک کند. زیرا ساخت این گیاهان برای مقابله با تغییرات آب و هوایی بسیار مهم است.
البته، جانوران هم دارای ترکیب پروتئینی PRC۲ هستند؛ اما پروتئین VRN۲ را ندارند. به نظر می‌رسد این سیستم تنها و به‌طور خاص در گیاهان گل‌دار تکامل یافته است. شاید به این دلیل که گیاهان در زمین ثابت هستند و قدرت حرکت ندارند. بنابراین، می‌توانند با این سازوکار خود را با شرایط محیطی انطباق دهند و زنده بمانند.
این تحقیق در مجله Nature Communications منتشر شده است (Gibbs et al., ۲۰۱۸).
منبع
Gibbs, D. J., Tedds, H. M., Labandera, A.-M., Bailey, M., White, M. D., Hartman, S., . . . Dambire, C. (2018). Oxygen-dependent proteolysis regulates the stability of angiosperm polycomb repressive complex 2 subunit VERNALIZATION 2. Nature communications, 9(1), 5438.
برداشت از سایت:http://www.sci-news.com
انسان میدان‌های مغناطیسی زمین را حس می‌کند
• گروهی از دانشمندان علوم‌شناختی و زمین‌شناسان کشورهای چک، آمریکا و ژاپن کشف کردند که مغز انسان می‌تواند میدان‌های مغناطیسی زمین را تشخیص دهد و شناسایی کند.
شکل ۱. نمایی از نحوه آزمایش روی داوطلبان قفس فارادی
زمین را میدان‌های مغناطیسی احاطه کرده‌اند. در سطح زمین، میدان‌های مغناطیسی بسیار ضعیف‌اند، تقریباً ۱۰۰ برابر ضعیف‌تر از آهن‌ربای یخچال.
بسیاری از حیوانات مهاجر مانند پرنده‌ها، لاک‌پشت‌ها، خرگوش‌ها و خرچنگ‌ها و همچنین و زنبور عسل دارای حس خاصی به نام «تشخیص مغناطیسی۱» هستند. این احساس به آن‌ها امکان می‌دهد که بتوانند میدان‌های مغناطیسی را برای درک جهت حرکت، ارتفاع و موقعیت مکانی خود، تشخیص دهند. اگرچه حس تشخیص مغناطیس در جانوران به خوبی مورد مطالعه قرار گرفته است، اما دانشمندان هنوز نتوانسته‌اند بیابند که این توانایی در انسان وجود دارد یا نه.
دکتر کیرشوینک۲ دانشمند زمین‌شناس از دانشگاه توکیو و دکتر سیموجو۳ دانشمند عصب‌شناس و همکارانش توانسته‌اند با استفاده از الکتروانسفالوگرافی (EEG) که برای ضبط فعالیت مغز داوطلبان بزرگسال در حین دستکاری میدان‌های مغناطیسی استفاده می‌شود، به این سؤال قدیمی‌جواب دهند.
آن‌ها بیان کردند که حس تشخیص مغناطیسی در میان تمام گروه‌های مهره‌داران و بعضی از بی‌مهره‌گان وجود دارد. در حالی‌که بسیاری از تلاش‌های گذشته برای اینکه آیا این حس در انسان وجود دارد یا نه، بی‌نتیجه بوده است. روش EEG به ما این امکان را داده است که بتوانیم بررسی کنیم آیا در مغز انسان پاسخ ناخودآگاه به این تغییرات میدان‌های مغناطیسی وجود دارد یا نه.
روش EEG فعالیت الکتریکی مغز و نحوه پردازش اطلاعات در نورون‌های مربوطه را ثبت می‌کند. این دستگاه ابزاری مناسب برای مطالعه اعمال ناخودآگاهی است که بر اثر تحریکات فیزیکی توسط مغز پردازش می‌شوند. با این حال، این دستگاه فرآیندهای خودآگاه را ثبت نمی‌کند؛ بلکه می‌تواند روی همه انواع محرک‌های حسی که می‌توانند بر شناخت و رفتار ما تأثیر بگذارند، بدون اینکه حتی بدانیم که دیده‌ایم، شنیده‌ایم یا یک چیز جدید را احساس کرده‌ایم، کار می‌کند.
دانشمندان می‌گویند: ما فکر می‌کردیم که محرک‌های مغناطیسی زمین باید با این روش پردازش شوند. بنابراین، به امواج مغزی انسان برای پیدا کردن هر نشانه‌ای از حس مغناطیسی نگاه کردیم. آنان در این آزمایش از داوطلبان که شامل ۲۴ مرد و ۱۲ زن بودند، خواسته بودند که در یک اتاق آزمایشی بنشینند، در حالی‌که فعالیت الکتریکی مغزی آن‌ها مستقیماً توسط EEG ثبت می‌شد (شکل ۱).
در این آزمایش، داوطلبان روی صندلی بسیار راحت می‌نشینند. در داخل محفظه سیم‌پیچ‌های بزرگی در جهت‌های مختلف (بالا، پایین، شمال، جنوب، چپ و راست) قرار دارد. جریان الکتریکی به درون این سیم‌پیچ‌ها برای شبیه‌سازی میدان‌های مغناطیسی زمین، منتقل می‌شود. این میدان می‌تواند هر جهتی، یعنی بالا، پایین، شمال، جنوب، یا هر نقطه‌ای در بیـن این جهــات را نشان دهد و میدان‌های مغناطیسی محلی را در نیمکره شمالی و جنوبی زمین شبیه‌سازی کند. در این روش می‌توان جهت میدان مغناطیسی یا شدت آن را در فواصل زمانی ۱۰۰ میلی‌ثانیه توسط EEG ثبت و تغییرات فعالیت مغز را در پاسخ به این تغییرات میدان مغناطیسی مشاهده کرد.
در این آزمایش داوطلبان به مدت ۷ دقیقه با چشمان بسته به‌صورت بی‌حرکت نشسته بودند. جهت میدان مغناطیسی در فواصل زمانی نامنظم (با تعدادی بیشتر از ۱۰۰ فاصله زمانی) تغییر داده شد. در هر زمان که میدان مغناطیسی در جهت عقربه ساعت یا خلاف آن می‌چرخید، مشابه زمانی است که سر داوطلب به چپ یا راست بدون اینکه واقعاً حرکت کند، می‌چرخید. در تمام مدت میدان مغناطیسی به سمت پایین (۶۰-۷۵ درجه از افق) شبیه میدان زمین در نیمکره شمالی در جایی که بیشتر داوطلبین در آنجا متولد و بزرگ شده بودند، قرار داشت.
دانشمندان با مقایسه امواج مغزی پس از چرخش با امواج مغزی که به‌صورت کنترل آزمایش قرار داشتند، متوجه شدند که مغز فرایند محرک‌های مغناطیسی زمین را پردازش می‌کند. بعد از اعمال میدان مغناطیسی به سمت پایین و جهت خلاف عقربه‌های ساعت، دامنه موج آلفای EEG بعضی از داوطلبان تا ۶۰% از سطح پیش از تحریک، کاهش شدید پیدا کرد.
محققان می‌گویند: امواج آلفا، نوسانات EEG هستند که در فرکانس حدود ۱۰ هرتز بالا و پایین می‌روند. آن‌ها هنگامی‌که ما بیدار می‌شویم در حالی که چشمانمان بسته است، روی سیگنال EEG غالب می‌شوند. این امر از فعالیت خود به خودی و هماهنگ شده میلیون‌ها نورون ناشی می‌شود. عملکرد آن‌ها به خوبی درک نشده، اما ممکن است روی ذهن آرامی که روی هیچ چیزی به‌طور خاص متمرکز نشده و هیچ کار خاص انجام نمی‌دهد، تأثیر بگذارند. در هنگامی که یک محرک به‌طور ناگهانی ظاهر و پردازش می‌شود، نورون‌ها هماهنگ با یکدیگر به‌کار می‌افتند و ریتم آلفای مختل و موج آلفا کوچک‌تر می‌شود. این پدیده، ناسازگاری مرتبط با رویداد آلفا۴ نامیده می‌شود.
بررسی ناسازگاری مرتبط با رویداد آلفا نشان داده است که مغز انسان می‌تواند میدان مغناطیسی زمین را شناسایی کند و نیز نشان داده است که ما دارای یک حسگر هستیم که می‌تواند فرایندهای مغناطیسی زمین را پردازش کند. این یک توانایی بالقوه است که به ما و اجداد شکارچی ما، توانایی زنده ماندن و حرکت کردن داده است. مطالعات بیشتر در این زمینه روی جوامع مختلف بشری می‌تواند سرنخ‌های بیشتر و جدیدی برای نحوه تکامل و تغییرات در افراد مختلف در این سیستم حسی باستانی را نشان دهد.
پی‌نوشت‌ها
1. Magnetoreception
2. Kirschvink
3. Shimojo
4. Alpha event-related desynchronization
منبع
این تحقیق در مجله eNeuro منتشر شده است.
http://www.sci-news.com
C.X. Wang, I.A. Hilburn, D.-A. Wu, Y. Mizuhara, C.P. Cousté, J.N. Abrahams, S.E. Bernstein, A. Matani, S. Shimojo, J.L. Kirschvink, Transduction of the Geomagnetic Field as Evidenced from Alpha-band Activity in the Human Brain, eNeuro, (2019) ENEURO. 0483-0418.2019.
۴۲ میلیون مولکول پروتئینی در هر سلول
• دانشمندان متوجه شده‌اند که تقریباً ۴۲ میلیون مولکول پروتئینی در یک سلول ساده وجود دارد.
پروتئین‌ها بر طبق دستورالعملی که در ژن‌ها ذخیره شده است، در سلول ساخته می‌شوند و بیشتر کارهای سلولی را انجام می‌دهند. پروفسور براون می‌گوید: سلول یک واحد زیستی و عملکردی است. اینکه بدانیم چه چیزی در سلول است و چه مقدار از هر نوع مولکول در آن است، یک کنجکاوی طبیعی است. برای اندازه‌گیری مقدار پروتئین در هر سلول، تیمی تحقیقاتی در دانشگاه تورنتو مطالعه و بررسی روی یک گونه از مخمر به نام ساکارومایسس سرویزیه را انتخاب کرد. بررسی‌های انجام شده توسط این تیم تحقیقاتی مشخص کرد که تقریباً ۴۲ میلیون مولکول پروتئین در سلول مخمر وجود دارد.
این تحقیقات نشان داده که به‌طور معمول از هر پروتئین بین ۱۰۰۰ تا ۱۰۰۰۰ نسخه وجود دارد. با این حال، بعضی از پروتئین‌ها دارای بیش از نیم میلیون کپی هستند. از طرف دیگر، پروتئین‌هایی هم در سلول وجود دارند که کمتر از ۱۰ نسخه از آن‌ها وجود دارد.
تجزیه و تحلیل این یافته‌ها می‌تواند به شناخت سازوکاری که سلول برای کنترل کردن مقدار فراوانی هر پروتئین انجام می‌دهد، کمک کند. این مطالعات می‌تواند راه را برای انجام مطالعات مشابه روی سلول‌های انسانی و مشخص کردن سازوکار مولکولی به وجود آمدن بیماری‌ها باز کند.
دانشمندان با استفاده از نتایج به دست آمده نشان داده‌اند که مقدار ذخیره پروتئینی با نقش آن‌ها در سلول مرتبط است. به طوری که با مشخص کردن مقدار پروتئین در سلول می‌توان، نقش آن پروتئین را در سلول پیش‌بینی کرد[۱].
شکل ۱. مخمرهای ساکارومایسس سرویزیه با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی SEM