لأول مرة، تم تسجيل العملية التي تثير النبض العصبي في الخلايا الحية في الوقت الحقيقي. تم نشر البحث الرائد مؤخرًا في مجلة "NATURE" المرموقة، وهو جهد بحثي تطلب مجموعة واسعة من الخبراء في علم البلورات والتحليل الطيفي من الجامعات الرائدة في العالم، بما في ذلك البروفيسور إيجور شابيرو من الجامعة العبرية
يتكون حوالي 99% من جسم الإنسان من الذرات الست الأكثر شيوعًا على وجه الأرض. والسادس منها هو الصوديوم، الذي يشكل أيضًا ملح الطعام (كلوريد الصوديوم)، وهو المسؤول عن القوة الدافعة التي تبث الحياة في الإنسان والعديد من الكائنات الأخرى. يقوم الصوديوم بتحفيز النبضات العصبية (نبضات كهربائية) في الخلايا العصبية نتيجة للتغيرات في تركيزه حول الغشاء الخارجي (الغشاء) للخلية. تسمح هذه التيارات الكهربائية لجسم الإنسان بالتواصل مع أعضائه، والإحساس بالعالم من حوله، وكذلك التفكير وخلق أشياء جديدة في جسم الإنسان. إن عملية تحفيز النبض الكهربائي العصبي معروفة ومعروفة لدى العلم من دراسات سابقة، اكتشفوا فيها أن هناك بروتينات فريدة مسؤولة عن تحريك أيونات الصوديوم عبر "قنوات" موجودة في غشاء الخلية، وبالتالي توليد جهد كهربائي. وعلى الرغم من ذلك، لم يكن من الواضح للباحثين بالضبط كيف تحدث عملية مرور الصوديوم، لأن العملية نفسها لم يتم تسجيلها مكانيًا وفي الوقت الفعلي.
وفي الدراسة الجديدة، طور الباحثون نهجًا أصليًا وفريدًا لمراقبة العملية المهمة، ولهذا الغرض استخدموا جزيئًا يصدر إشعاع الأشعة السينية (الأشعة السينية) عند تشعيعه بنبضات الليزر. مع كل نبضة من الليزر، تسمح الأشعة السينية المنبعثة من الجزيء "بصورة" للبنية المكانية للخلية في تلك اللحظة. وبمساعدة هذه الطريقة، تمكن الباحثون من تجميع نوع من "الفيديو" من الصور التي حصلوا عليها، يوضح لأول مرة الآلية الدقيقة التي تولد النبضات الكهربائية في الخلايا العصبية. تطلب التصوير الفوتوغرافي الفريد من العلماء التغلب على مجموعة متنوعة من الصعوبات التجريبية والحسابية، لذلك كان من الضروري دمج مجموعة واسعة من الخبراء من مجال علم البلورات والتحليل الطيفي، بالإضافة إلى خبراء من مجال المحاكاة الحاسوبية للعمليات الكيميائية الكمومية. بقيادة البروفيسور إيجور شابيرو من معهد الكيمياء في الجامعة العبرية. ونشرت الدراسة قبل أيام في مجلة "الطبيعة" العلمية المرموقة.
تعتبر الدراسة الجديدة رائدة من عدة جوانب لأنه في الدراسات السابقة (مثل الدراسة التي أجرتها مجموعة يابانية من جامعة طوكيو)، تمت ملاحظة العملية المعنية بشكل ثابت فقط، أي أنهم سجلوا البنية المكانية لقناة البروتين باستخدام الصوديوم، ولكن لم يلاحظوا العملية الفعلية وتقدمها كدالة للوقت. وهنا تجدر الإشارة إلى أن الفهم التفصيلي لعملية مرور الصوديوم مهم جدًا ليس فقط من الناحية العلمية ولكن أيضًا من الناحية الطبية والتطبيقية، حيث قد يساعد في تطوير وتحسين مجموعة واسعة من الأدوية العصبية التي يتأثر عملها وفعاليتها بشكل خطير بوجود عيوب في قنوات الصوديوم وتوازن التراكيز الدقيقة للصوديوم المحيط بالخلية
البروفيسور يهوياقيم هابارلا من جامعة برلين الحرة، خبير في الكيمياء الحيوية وأحد مؤلفي المقال: "حققت هذه التجربة حلماً طال انتظاره في المجتمع العلمي. وبفضل التعاون المثمر بين مجموعات البحث من القدس، سويسرا ومجموعتنا من ألمانيا، تمكنا لأول مرة من إظهار العملية في الوقت الحقيقي، على نطاقات زمنية مختلفة، وصولا إلى المستوى الذري. هذا رائع!" وأضاف البروفيسور إيجور شابيرو أن "المعرفة الحسابية في هذا المجال كانت حاسمة في فك رموز المعلومات التي تم الحصول عليها من التجارب. من خلال البيانات التجريبية التي تم الحصول عليها، من السهل جدًا الخلط بين جزيء الماء والصوديوم. لذلك، هناك حاجة إلى معرفة متعمقة والكثير من الخبرة والتحليل الصحيح وعالي الجودة لنتائج التجربة. وللتغلب على هذه الصعوبات استخدمنا أدوات من مجال المحاكاة الحاسوبية للعمليات الكيميائية".
تعليقات 3
رجل طازج الخ
هذا موقع يعرض العلوم باستخدام المنهج الأنثروبولوجي.
نعم! لكن،
كيف يتم ذلك الحساء من الحوض!
يصبح ل؛
نسيج الوعي؟!
البحث هو ذلك
باعتبارها قمة التقدم العلمي في كافة مجالات العلوم، الفيزياء، الكيمياء، الأحياء، في أكثر المجالات المتقدمة المستخدمة في الأبحاث.
إلى الاكتشاف الأساسي لوجود الخلية الحية، والعلاقة بين الخلايا في كل كائن متعدد الخلايا. في الواقع، الحياة نفسها.