تولد حياة جديدة حرفياً ، على الأقل تحت المجهر الفلوري. عندما تلمس الحيوانات المنوية البويضة ، تشتعل مليارات من ذرات الزنك على الأسطح المجاورة لها الآن.
لوحظت هذه الظاهرة المذهلة ولكن الصغيرة لأول مرة في التلقيح البشري في عام 2016.
قالت الباحثة الطبية بجامعة نورث وسترن تيريزا وودروف في ذلك الوقت: “لقد كان أمرًا رائعًا”. “اكتشفنا شرارة الزنك قبل خمس سنوات فقط في الفئران ، وكان رؤية الزنك يشع في دفقة من كل بيضة بشرية أمرًا مذهلاً.” (يعمل وودروف الآن في جامعة ولاية ميشيغان).
الآن ، وجد الباحثون أن كيمياء الحمل هذه قد تكون سمة محفوظة للتخصيب في الفقاريات أو الحيوانات ذات العمود الفقري.
الوميض الدراماتيكي لتخصيب البويضات البشرية. (جامعة نورث وسترن)
وكذلك عند البشر والفئران (عضلة الفأر) ، فقد لوحظت هذه الألعاب النارية المصنوعة من الزنك المكاك والبقرة (رئيس الثور) بيض. وشهدت دراسة جديدة للتو هذا الانفجار للزنك في الضفدع الأفريقي المخالب (Xenopus laevis) ، مما يعني أن هذه الظاهرة قديمة على الأقل كما كانت عندما انفصل أسلاف الضفادع والثدييات منذ حوالي 300 مليون سنة.
عندما ينفجر الزنك من خلال بيضة قيد الدراسة ، فإنه يرتبط بالواسمات الجزيئية في تفاعل يتسبب في تألقها في وميض شديد من الضوء تحت مجهر مضان (كما هو موضح أعلاه).
اختار عالم الكيمياء الحيوية في جامعة نورث وسترن جون سيلر وزملاؤه فحص هذه الشرارات البيوكيميائية في الضفدع الأفريقي المخالب نظرًا لحجمها ووفرتها.
“قطر Xenopus بيض أكبر بـ 15 مرة من بيض الفأر ، مما يسمح بإجراء دراسة أكثر تعمقًا لديناميكيات تدفق الزنك “، كما قال الفريق مكتوب في يومياته.
ضفدعة. (بريان غارنيت فوتوغرافي / مومنت / جيتي إيماجيس)
باستخدام تقنية التصوير القوية مثل الفحص المجهري بالأشعة السينية والفحص المجهري الإلكتروني ، تمكن الفريق متعدد التخصصات من رؤية كيفية تخزين البيض للزنك في حجرات تخزين مجهرية على طول سطحه. لقد قاموا بقياس أن حويصلات التخزين هذه تحتوي على 10 أضعاف كمية الزنك الموجودة في باقي البويضة – وهي جاهزة للانفجار استجابة للإخصاب.
اكتشف الباحثون أيضًا إطلاقًا هائلاً للمنجنيز جنبًا إلى جنب مع الزنك في بيض الضفادع ، وهو ما لم يُشاهد في أي من الحيوانات الأخرى. إنهم يأملون الآن في التحقق من مستويات المنغنيز في الفئران.
“غالبًا ما نفكر في الجينات كعوامل تنظيمية رئيسية ، لكن عملنا أظهر أن الذرات مثل الزنك والمنغنيز ضرورية في المراحل الأولى من التطور بعد الإخصاب ،” مذكور وودروف في الدراسة الجديدة.
انفجار مفصل للزنك شرارات أثناء الإخصاب في بويضة بشرية. (جامعة نورث وسترن)
تشير الأبحاث التي أجريت على الفئران إلى أن تقلب الزنك يخدم عدة أغراض. لهدورة خلية السحرة في مهدها من الانقسام الخلوي – الذي يتضمن انقسام الخلايا الذي ينتج خلايا جنسية تحتوي فقط على نصف مجموعة الكروموسومات – إلى الانقسام – الذي ينتج خلايا تحتوي على مجموعة كاملة من الكروموسومات. هذا يسمح للبيضة أن تبدأ في التطور إلى جنين.
كما يتسبب الزنك في انسداد فسيولوجي وقف الحيوانات المنوية الأخرى للانضمام إلى الحزب. يبدو أن الأمر نفسه ينطبق على المنغنيز ، حيث أظهر سيلر وفريقه أن كلا العنصرين يثبطان الإخصاب عندما يكونان حول البويضة.
حجم الزنك شرر أيضا يكشف عن جودة الجنين الناتج، وهو مؤشر مفيد للغاية للإخصاب في المختبر (IVF).
“قد يساعد هذا العمل في فهم فهمنا للتفاعل بين حالة الزنك الغذائي وخصوبة الإنسان” ، مذكور توماس أوالوران ، عالم الأحياء الجزيئية بجامعة ولاية ميشيغان. “[It supports] صورة ناشئة مفادها أن الخلايا تستخدم المعادن الانتقالية لتنظيم بعض قرارات الحياة المبكرة للكائن الحي. ”
تم نشر أبحاثهم في كيمياء الطبيعة.
