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注入蝌蚪血管的光合作用藻类为它们的大脑提供氧气

在水中和陆地上过着双重生活,青蛙在其一生中拥有许多呼吸技术——通过鳃、肺和皮肤。现在,德国科学家开发了另一种方法,通过将藻类引入血液中来供应氧气,让蝌蚪“呼吸”。开发的方法于 10 月 13 日发表在iScience杂志上,提供了足够的氧气来有效拯救缺氧蝌蚪大脑中的神经元。

慕尼黑路德维希马克西米利安大学的资深作者汉斯·斯特拉卡说:“藻类实际上产生了如此多的氧气,以至于它们可以使神经细胞恢复生机,如果你愿意的话。”“对很多人来说,这听起来像是科幻小说,但毕竟,它只是生物学方案和生物学原理的正确结合。”

Straka 正在研究非洲爪蛙 (Xenopus laevis)蝌蚪大脑的耗氧量,当时与植物学家的一次午餐谈话引发了将植物生理学与神经科学相结合的想法:利用光合作用的力量为神经细胞提供氧气。这个想法似乎并不牵强。在自然界中,藻类和谐地生活在海绵、珊瑚和海葵中,为它们提供氧气甚至营养。为什么不是像青蛙这样的脊椎动物?

为了探索这种可能性,该团队将绿藻(Chlamydomonas renhardtii)或蓝藻(Synechocystis)注入蝌蚪的心脏。每一次心跳,藻类都会穿过血管,最终到达大脑,将半透明的蝌蚪变成亮绿色。照射在这些蝌蚪上的光线促使两种藻类向附近的细胞泵送氧气。

在将藻类分布到大脑后,研究人员将蝌蚪的头部分离出来,并将其放入含有维持细胞功能的必需营养物质的氧气泡泡浴中,从而使团队能够监测神经活动和氧气水平。当研究人员耗尽浴缸中的氧气时,神经停止放电并陷入沉默。然而,照亮蝌蚪头部会在 15 到 20 分钟内重新启动神经活动,这比在没有藻类的情况下用氧气补充浴缸快大约两倍。恢复的神经的表现也与氧气耗尽前一样好,甚至更好,这表明研究人员的方法快速有效。

“我们成功地展示了这种方法的原理实验证明。它非常可靠和强大,在我看来,这是一种美妙的方法,”Straka 说。“原则上工作并不意味着你可以在最后应用它,但这是启动其他研究的第一步。”

虽然研究人员认为他们的发现有朝一日可能会为由中风或缺氧环境(例如水下和高海拔)引起的病症提供新的疗法,但藻类还远未准备好进入我们的血液循环。该团队的下一步是查看注入的藻类是否可以在活的蝌蚪体内存活并继续产生氧气,而不会引起对动物造成严重破坏的免疫反应。

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