وقام علماء من معهد وايزمان بقياس مستويات الدهون في نواة الخلية والميتوكوندريا في أوقات مختلفة من اليوم، واكتشفوا أن حوالي ثلث الدهون المقاسة تظهر تغيرا يوميا في العضيات. وقد تشير النتائج إلى أهمية الوقت في عمليات الحياة الأساسية.
سواء كنا نستيقظ مبكرًا أو نحب السهر، فإن أجسادنا يتم التحكم فيها من خلال ساعات داخلية ("الساعات البيولوجية")، والتي تملي روتينًا يوميًا لمدة 24 ساعة تقريبًا. هذه الساعات هي محور البحث في مختبر د.جاد عاشرمن قسم العلوم الجزيئية الحيوية في معهد وايزمان للعلوم. تعمل الساعات البيولوجية في كل كائن حي حساس للضوء، ومن المثير للدهشة أنه قبل بضع سنوات تم اكتشاف أنها "تدق" في كل خلية في الجسم، حتى عندما يتم فصل الخلايا عن الجسم. إن اكتشاف الساعات الخلوية المستقلة أثار السؤال البحثي للطالبة البحثية رونا أفيرام، تحت إشراف الدكتور آشر: هل هناك ساعات يومية أيضًا في العضيات داخل الخلايا؟ ولهذا أهمية كبيرة من الناحية التطورية، إذ قد تشير الإجابة إلى تسلسل هرمي في تطور الساعة: سواء على مستوى الجزيئات، أو الخلية، أو العضو، أو الكائن الحي بأكمله. ولذلك فإن الوقت مهم في تنظيم وتنسيق العمليات البيولوجية المختلفة في الحيوانات، بدءًا من الكيمياء الحيوية الأساسية.
للإجابة على السؤال، هل توجد أيضًا ساعات يومية في العضيات داخل الخلايا، يجب على المرء أن يواجه السؤال "كيف يمكن قياس الوقت أو نشاط الساعة؟" على سبيل المثال، في القرن الثامن عشر، توصل عالم النبات كارولوس لينيوس إلى "Horologium Floria"، "ساعة الزهور"، حيث يتم تمثيل كل ساعة من اليوم بفتح بتلات في زهور مختلفة، وهو نشاط يتم التحكم فيه من خلال الساعة الداخلية. "كيف يمكنك رؤية مرور الوقت؟ كيف يمكنك معرفة ما إذا كانت هناك ساعة، وإذا كان الأمر كذلك - ما هو الوقت؟" يسأل أفيرام، ويوضح: "تستخدم العديد من الدراسات التغييرات في التعبير الجيني، لأن العديد من الجينات يتم التعبير عنها بمستويات مختلفة خلال اليوم، أو التغيير في مستوى نشاط بعض البروتينات. لفحص الوقت في الأعضاء، تحتاج إلى إيجاد قاسم مشترك للمقارنة بينها. لذلك، اخترنا فحص المستويات اليومية لنواتج الأيض من النوع الدهني، أي جزيئات الدهون. توجد الدهون في نواة الخلية وفي الميتوكوندريا، وهي مثيرة للاهتمام بشكل خاص لأنها تعمل أيضًا كوسيط انتقائي بين العضية وبيئتها وتنشط أيضًا في العديد من العمليات الخلوية.
قام العلماء بقياس مستويات الدهون المختلفة على مدار الساعة في نواة الخلية والميتوكوندريا المعزولة من كبد الفئران التي مُنحت إمكانية الوصول غير المحدود إلى الطعام. ومن بين جميع القياسات، قاموا بفحص نتائج الدهون التي تصل إلى ذروة واحدة خلال 24 ساعة، أي تلك التي تظهر سلوكًا يوميًا (يوميًا). الاكتشافان اللذان نتجا عن النتائج هما: هناك تغيرات كبيرة جدًا في الدهون خلال اليوم - 30% من الدهون المقاسة تظهر تغيرًا يوميًا في العضيات، وتنعكس قمم الساعة البيولوجية بين العضيات. وفي نواة الخلية، تراكمت معظم هذه الدهون بشكل رئيسي في بداية النهار، خلال ساعات الضوء، بينما في الميتوكوندريا تم تسجيل السلوك المعاكس، حيث تراكمت معظم الدهون في بداية الليل، خلال ساعات الظلام. . وهكذا أصبحت الدهون بمثابة عقارب الساعة، حيث أن وجودها في مستويات الذروة يشير إلى الوقت في ذلك العضو.
وأراد الباحثون التحقق من تأثير وقت تناول الطعام على الإيقاع اليومي للدهون في الأعضاء. في حالة التغذية غير المحدودة، تأكل الفئران 70٪ من الطعام خلال ساعات نشاطها، في الليل. لذلك، في هذه المرحلة، اقتصر الباحثون على التغذية في الليل فقط، وانعكس ملف الدهون - في النواة، تحولت ذروة الدهون من بداية النهار إلى بداية الليل، وفي الميتوكوندريا ، تحول من أول الليل إلى أول النهار. وبعد هذه الظاهرة، افترض العلماء أن هناك آلية تربط النشاط في العضيات، وتحافظ على اقتران النسبة العكسية بين قمم الدهون.
في اختبار تم إجراؤه على الفئران الطافرة التي كانت ساعتها البيولوجية غير نشطة وتم تغذيتها ليلاً، لم يتم العثور على ذروة ملحوظة للدهون في أي من العضيات؛ وكان هناك تناثر لهم خلال النهار. ويفترض الباحثون أن الساعة البيولوجية قد تتوسط الاتصال بين العضيات في هذا الجانب. قد تجيب الدراسات المستقبلية على سؤال ما إذا كان الإيقاع الملاحظ في الأعضاء المختلفة ينشأ من ساعة موجودة وتعمل في كل من العضيات، أو ما إذا كان نتيجة لساعة مركزية واحدة تؤثر بشكل فريد على كل من العضيات.
كتب العلوم
34% من الدهون المقاسة في نواة الخلية و31% من الدهون المقاسة في الميتوكوندريا تراكمت بمعدل نموذجي، في أوقات مختلفة في العضيات المختلفة.
