Αποκαλύπτοντας την περίεργη γενετική επίδραση των ηλεκτρικών χελιών

Τα ηλεκτρικά χέλια μπορούν φυσικά να αλλάξουν τη γενετική των κοντινών οργανισμών, μια ανακάλυψη που έγινε στο παρελθόν Πανεπιστήμιο Ναγκόγια Οι ερευνητές υπογραμμίζουν τον ρόλο του φυσικού ηλεκτρισμού στις γενετικές αλλαγές.

Το ηλεκτρικό χέλι είναι το μεγαλύτερο πλάσμα που δημιουργεί ενέργεια στη Γη. Μπορεί να απελευθερώσει έως και 860 βολτ, που είναι αρκετά για να τροφοδοτήσει το μηχάνημα. Σε μια πρόσφατη μελέτη, μια ερευνητική ομάδα από το Πανεπιστήμιο Nagoya στην Ιαπωνία διαπίστωσε ότι τα ηλεκτρικά χέλια μπορούν να εκπέμπουν αρκετή ηλεκτρική ενέργεια για να τροποποιήσουν γενετικά τις προνύμφες νεαρών ψαριών. Δημοσίευσαν τα ευρήματά τους στο επιστημονικό περιοδικό PeerJ – Ζωή και Περιβάλλον.

Ηλεκτροδιατρητική κατανόηση της φύσης

Τα ευρήματα των ερευνητών προσθέτουν σε αυτά που γνωρίζουμε για την ηλεκτροδιάτρηση, μια τεχνική παράδοσης γονιδίων. Η ηλεκτροδιάτρηση χρησιμοποιεί ένα ηλεκτρικό πεδίο για να δημιουργήσει προσωρινούς πόρους στην κυτταρική μεμβράνη. Αυτό επιτρέπει μόρια, π.χ DNA Ή πρωτεΐνες, εισέλθουν στο κύτταρο στόχο.

Οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι το ηλεκτρικό χέλι, το μεγαλύτερο πλάσμα παραγωγής ενέργειας στη Γη, μπορεί να απελευθερώσει αρκετή ηλεκτρική ενέργεια για να τροποποιήσει γενετικά μικροσκοπικές προνύμφες ψαριών. Credit: Shintaro Sakaki

Επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας ήταν ο καθηγητής Eiichi Hondo και ο επίκουρος καθηγητής Atsu Iida από το Πανεπιστήμιο της Nagoya. Πίστευαν ότι εάν ο ηλεκτρισμός έρεε σε ένα ποτάμι, θα μπορούσε να επηρεάσει τα κύτταρα των κοντινών οργανισμών. Τα κύτταρα μπορούν να ενσωματώσουν θραύσματα DNA στο νερό, γνωστό ως περιβαλλοντικό DNA. Για να το δοκιμάσουν αυτό, εξέθεσαν μικρά ψάρια στο εργαστήριό τους σε ένα διάλυμα DNA με δείκτη που έλαμπε στο φως για να δουν αν το ζέβρα πήρε το DNA. Στη συνέχεια εισήγαγαν ένα ηλεκτρικό χέλι και το έκαναν να δαγκώσει τον τροφοδότη για να εκφορτίσει το ηλεκτρικό ρεύμα.

Ηλεκτρικά χέλια: φυσικοί οδηγοί γενετικής αλλαγής

Σύμφωνα με τον Ida, η ηλεκτροδιάτρηση συνήθως θεωρείται ως μια διαδικασία που υπάρχει μόνο στο εργαστήριο, αλλά δεν πείστηκε. «Νόμιζα ότι η ηλεκτροδιάτρηση μπορεί να συμβεί στη φύση», είπε. «Συνειδητοποίησα ότι τα ηλεκτρικά χέλια στον ποταμό Αμαζόνιο θα μπορούσαν να χρησιμεύσουν ως πηγή ενέργειας, ότι οι οργανισμοί που ζουν στη γύρω περιοχή θα μπορούσαν να λειτουργήσουν ως κύτταρα αποδέκτες και ότι τα περιβαλλοντικά θραύσματα DNA που απελευθερώνονταν στο νερό θα γίνονταν ξένα γονίδια, προκαλώντας γενετικό ανασυνδυασμό στους οργανισμούς. ” Περιβάλλουσα ζωή λόγω ηλεκτρικής εκφόρτισης.

Το DNA των προνυμφών των ψαριών ζέβρα (που εμφανίζεται με πράσινο χρώμα) τροποποιήθηκε από την ηλεκτρική ενέργεια που εκπέμπεται από το χέλι. (Οι εικόνες Zebrafish και οι επισημασμένες εικόνες GFP επικαλύπτονται). Credit: Shintaro Sakaki

Οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι το 5% των προνυμφών είχε σημάδια που έδειχναν μεταφορά γονιδίων. «Αυτό υποδηλώνει ότι η εκκένωση από το ηλεκτρικό χέλι ενίσχυσε τη μεταφορά γονιδίων στα κύτταρα, παρόλο που το χέλι είχε διαφορετικά σχήματα παλμών και ασταθείς τάσεις σε σύγκριση με τις μηχανές που χρησιμοποιούνται συνήθως στην ηλεκτροδιάτρηση», είπε η Ida. «Τα ηλεκτρικά χέλια και άλλοι οργανισμοί που παράγουν ηλεκτρισμό θα μπορούσαν να επηρεάσουν τη γενετική τροποποίηση στη φύση».

Άλλες μελέτες έχουν παρατηρήσει παρόμοια φαινόμενα σε φυσικά πεδία, όπως κεραυνούς, που επηρεάζουν νηματώδεις και βακτήρια του εδάφους. Η Ida είναι πολύ ενθουσιασμένη με τις δυνατότητες έρευνας στο ηλεκτρικό πεδίο σε ζωντανούς οργανισμούς. Πιστεύει ότι αυτά τα αποτελέσματα ξεπερνούν αυτό που μπορεί να καταλάβει η συμβατική σοφία. «Πιστεύω ότι οι προσπάθειες ανακάλυψης νέων βιολογικών φαινομένων που βασίζονται σε τέτοιες «απροσδόκητες» και «εκτός από το κουτί» ιδέες θα διαφωτίσουν τον κόσμο σχετικά με την πολυπλοκότητα των ζωντανών οργανισμών και θα οδηγήσουν σε μελλοντικές ανακαλύψεις», είπε.

Οι προνύμφες των ψαριών zebra και το διάλυμα DNA τοποθετήθηκαν σε ένα μικρό δοχείο και τοποθετήθηκαν μέσα στη δεξαμενή όπου το ηλεκτρικό χέλι παράγει ηλεκτρικούς παλμούς όταν ο πειραματιστής τρέφεται από αυτό. Credit: Shintaro Sakaki

Αναφορά: «Η εκκένωση ηλεκτρικών οργάνων από ηλεκτρικά χέλια διευκολύνει τον μετασχηματισμό του DNA σε ενήλικες προνύμφες υπό εργαστηριακές συνθήκες» από τους Shintaro Sakaki1, Ryo Ito1, Hideki Abe1, Masato Kinoshita2, Eiichi Hondo1, Atsu Iida, 4 Δεκεμβρίου 2023, PeerJ – Ζωή και Περιβάλλον.
DOI: 10.7717/peerj.16596