მანათობელი ცხოველები მეცნიერების სამსახურში

მედუზა Aequorea victoria

როგორ ანათებს?
მწვანე მანათობელი ცილებით, რომლებიც ბუნებრივად აქვს

რაში გვეხმარება?
1961 წელს მასაჩუსეტსის საზღვაო ბიოლოგიის ლაბორატორიის მკვლევარმა ოსამუ შიმომურამ ამ მედუზაში აღმოაჩინა მოლეკულა, რომელიც ულტრაიისფერი განათების ქვეშ ღია მწვანედ კაშკაშებდა. 10 000 ნიმუშიდან გამოცალკევებულ მოლეკულებზე დაკვირვებით შიმომურამ ის ცილები აღმოაჩინა, რომლებიც ნათებას ქმნიდნენ. მას შემდეგ შიმომურას მწვანე მანათობელი ცილები გამოყენებულ იქნა მანამდე უხილავი პროცესების გასაშიფრად, როგორიცაა კიბოს გავრცელება ან ნერვული უჯრედების განვითარება, შიმომურამ და მისმა კოლეგებმა კი 2008 წელს ნობელის პრიზი აიღეს.

მანათობელი ცილები ასევე გამოიყენეს უცნაური არსებების შესაქმნელად, როგორიცაა ფლუორესცენციული ლეკვები, მაიმუნები, თაგვები, თევზები და ა.შ.

რეზუსის მაკაკას მაიმუნი

როგორ ანათებს?
მწვანე მანათობელი ცილებით, რომელიც კვერცხუჯრედის დნმ-ში შეიყვანეს ვირუსის მეშვეობით

რაში გვეხმარება?
ატლანტაში მდებარე იერკსის პრიმატების კვლევის ეროვნული ცენტრის მეცნიერები მწვანე მანათობელ ცილებს იყენებენ ჰანტინგტონის დაავადების შესასწავლად, ეს დაავადება ნერვულ ქსოვილებს ანადგურებს. 2008 წელს მკვლევარებმა დაასნებოვნეს მაიმუნის გაუნაყოფიერებელი კვერცხუჯრედები აივ-ის მსგავსი ვირუსით, რომელმაც კვერცხუჯრედების დნმ-ში გამოიწვია ცვლილებები, მათ შორის ის დეფექტიც, რომელიც ჰანტინგტონის დაავადებას იწვევს. ვირუსმა ასევე შეიყვანა ცილები, რომლებიც რეზუსის მაიმუნს ულტრაიისფერ სინათლეზე ნათების უნარს აძლევდა. ამის მეშვეობით უფრო ადვილად სწავლობდნენ დაავადების გავლენას მაიმუნის ტვინზე.

ღორი

როგორ ანათებს?
მწვანე მანათობელი ცილებით, რომელიც ემბრიონს დაუმატეს

რაში გვეხმარება?
ტაივანის ეროვნული უნივერსიტეტის მკვლევარებმა მწვანე მანათობელი ცილების მქონე ღორები გამოიყვანეს. ჩვეულებრივ სინათლეზე ისინი მოყვითალო ფერს იღებდნენ, ულტრაიისფერზე – მწვანეს. მართალია, მსგავსი ექსპერიმენტები ადრეც ჩატარებულა, თუმცა ტაივანელთა ცდა ყველაზე წარმატებული აღმოჩნდა. მეცნიერები იმედოვნებენ, რომ ამ გზით შეძლებენ, გამოიკვლიონ ღორებში ღეროვანი უჯრედების განვითარება, რომლებიც გენეტიკურად ძალიან ჰგავს ადამიანისას.

კატა

როგორ ანათებს?
წითელი მანათობელი ცილებით, რომელიც კლონირებულ დნმ-ში ვირუსის მეშვეობით შეიყვანეს, შემდეგ კი კატის კვერცხუჯრედში გადაიტანეს

რაში გვეხმარება?
სამხრეთ კორეის ეროვნული უნივერსიტეტის მეცნიერებმა მოახდინეს თურქული ანგორას ჯიშის სახლის კატის კლონირება და ამასთან ფლუორესცენციული უნარიც მისცეს. სურათზე ის მარცხენაა, ბნელ ოთახში ულტრაიისფერი სხივების ქვეშ წითელ ფერს იღებს, მის გვერდით მჯდომი ჩვეულებრივი კატა კი მომწვანოა. მეცნიერები არ ყოფილან პირველები კატის კლონირებაში, უფრო მეტიც – ისინი არც ფლუორესცენციული კატის კლონირების პიონერები არიან, მათი წარმატება წითლად მანათობელი კატის კლონირებაში მდგომარეობს. მათ აქვთ იმედი, რომ წითელი ნათება, რომელიც ყველა ორგანოში ჩნდება, გენეტიკური დაავადებების კვლევაში დაეხმარებათ.

თაგვები

როგორ ანათებენ?
მწვანე მანათობელი ცილებით, რომელიც მამის დნმ-ისგან მიიღეს, მამას კი ფლუორესცენციული უჯრედები ჰქონდა გადანერგილი

რაში გვეხმარება?
პენსილვანიის უნივერსიტეტის მკვლევარებმა აღმოაჩინეს, როგორ უნდა მოუარონ და გამოზარდონ მანათობელი უჯრედები გენეტიკურად მოდიფიცირებული ფლუორესცენციული თაგვისგან. შემდეგ ეს უჯრედები უნაყოფო თაგვის სხეულში გადაიტანეს, რომელიც შემდგომში სურათზე ნაჩვენები სამი ნაშიერის მამა გახდა. მისი შთამომავლობა ულტრაიისფერ სხივებზე მწვანე ფერს იღებს, რაც მეცნიერთა წარმატებაზე მიუთითებს გენეტიკური ინჟინერიის საქმეში.

თაგვები

როგორ ანათებენ?
ცისფერი, წითელი და ყვითელი მანათობელი ცილებით, რომელიც ემბრიონის დნმ-ში შეიყვანეს

რაში გვეხმარება?
ჰარვარდის მკვლევართა ჯგუფმა თაგვის ემბრიონში შეიყვანა სამი სხვადასხვა ფერის მანათობელი ცილა – წითელი, ცისფერი და ყვითელი. თაგვის ტვინის ცალკეულმა ნეირონებმა სხვადასხვა შეფერილობა მიიღეს, მთლიანობაში 90 ფერი დაფიქსირდა. გარდა იმისა, რომ გასაოცრად გამოიყურება, ეს ფსიქოდელიური შესახედაობის აზროვნების ორგანო სავარაუდოდ უფრო ღრმად ჩაგვახედებს ტვინის მუშაობის პროცესში.

იმპერატორი მორიელი

როგორ ანათებს?
ბეტა-კარბოლინით, რომელიც ბუნებრივად აქვს

რაში გვეხმარება?
მოზრდილი მორიელები ბუნებრივად ანათებენ ულტრაიისფერი სხივების ქვეშ მწვანედ, ყვითლად ან ლურჯად. პირველად ეს მოვლენა მეცნიერებმა 1954 წელს აღწერეს და ამის მეშვეობით შესაძლებელი გახდა ე.წ. „მორიელის ამომცნობის” გაკეთება – ულტრაიისფერი სინათლის გამომყოფი ნათურების დაყენება ღია სივრცეში, რამაც დაბანაკება ნაკლებად სახიფათო გახადა იქ, სადაც მორიელები აქტიურად ბინადრობენ. გარდა ამისა, შესაძლებელი გახდა ამ არსებების შესწავლა მათი დაჭერის გარეშე. 1972 წელს აღწერეს მორიელები, რომლებიც ხეზე 2.5 მეტრ სიმაღლეზე ძვრებოდნენ. 2001 წელს მარშალის უნივერსიტეტის გაზეთში წამოყენებული იყო ვერსია, რომ ნათების უნარი გამოუმუშავდათ, როგორც მზის სხივების დაბლოკვის შესაძლებლობა. არაქნოფობებს ეს აღმოჩენები ბოლომდე სიმშვიდის საშუალებას მაინც არ აძლევს – პატარა მორიელები არ ანათებენ, რადგან ფლუორესცენციის უნარი გვიან პერიოდში ყალიბდება.

ნემატოდები

როგორ ანათებენ?
მწვანე მანათობელი ცილებით, რომელიც მათ დნმ-ში შეიყვანეს

რაში გვეხმარება?
2005 წელს იუტას უნივერსიტეტის ბიოლოგებმა ჭიებიდან გამოაცალკევეს გენი, რომელიც, მათი აზრით, აკონტროლებდა ყლაპვას, კვერცხის დადებასა და საჭმლის მონელებას. ჰიპოთეზის გამოსაცდელად ჯგუფმა გენს მიუმაგრა მანათობელი ცილა. მართლაც, ჭიის ყელმა და ნაწლავებმა მწვანედ ნათება დაიწყეს (სურათზე მარჯვნივ). ამის შემდეგ მეორე ჭიას ეს გენი საერთოდ ამოაცალეს, შედეგად მას არ შეეძლო ყლაპვა და უჭმელობის გამო პატარა ზომისა იყო, მალე კი მოკვდა (სურათზე მარცხნივ). ადამიანის რიტმული ქმედებები – ყლაპვა, ოვულაცია, მშობიარობა – მსგავსი გენით კონტროლდება, ასე რომ მანათობელი ჭიის შესწავლა შესაძლოა მრავალ ავადმყოფობასთან ბრძოლაში დაგვეხმაროს.

ძაღლი

როგორ ანათებს?
წითელი მანათობელი ცილებით, რომელიც კლონირებულ დნმ-ში ვირუსით შეიყვანეს

რაში გვეხმარება?
იმავე ქალაქში, რომელმაც მსოფლიოს კლონირებული წითლად მანათობელი კატა წარუდგინა, მეცნიერების სხვა ჯგუფმა (ამჯერად სეულის ეროვნული უნივერსიტეტიდან) პირველი კლონირებული წითლად მანათობელი ძაღლი შექმნა. ამ მოკლეფეხებიან მეძებარ ძაღლს „რაპი” შეარქვეს და გენეტიკურად მოდიფიცირებული ძაღლის პირველ წარმატებულ კლონს წარმოადგენს. გენეტიკურად მოდიფიცირებული ძაღლების კლონირება წინ წასწევს გენეტიკური დაავადებების კვლევის საქმეს, როგორიცაა მაგალითად პარკინსონი.

თევზი-ზებრა

როგორ ანათებს?
მწვანე, ყვითელი და წითელი მანათობელი ცილებით, რომელიც დნმ-ში შეიყვანეს

რაში გვეხმარება?
1999 წელს სინგაპურის უნივერსიტეტის მეცნიერებმა დაიწყეს თევზი-ზებრას შესწავლა, ისინი იმედოვნებდნენ, რომ შეძლებდნენ მწვანე მანათობელი ცილის გადანერგვას, რომლის მეშვეობითაც თევზი ტოქსიკური ქიმიკატების არეში მოხვედრისას გაანათებდა. ამ პროცესში მათ შექმნეს თევზი, რომელიც მუდმივად ანათებდა (ულტრაიისფერ სხივებზე), თანაც სხვადასხვა ფერად. რამდენიმე წელიწადში პირველი ასეთი არსება ბაზარზე გავიდა და სინგაპური გახდა პირველი ქვეყანა, რომელმაც გენეტიკურად მოდიფიცირებული თევზების გაყიდვა დაიწყო 2003 წელს. იმავე წლის ბოლოს აშშ-შიც შეაღწია და 2009 წელს ერთი თევზის ფასი 5-10 დოლარს შეადგენდა.

ამ თევზების მეშვეობით რაიმე სახის მეცნიერული აღმოჩენა არ მომხდარა, თუმცა ისინი გახდნენ გენეტიკურად მოდიფიცირებულ შინაურ ცხოველებთან დაკავშირებული კანონების შექმნისა და დახვეწის მიზეზი.

ბაქტერია

როგორ ანათებს?
მრავალფერადი მანათობელი ცილებით, რომელიც დნმ-ში შეიყვანეს

რაში გვეხმარება?
მწვანე მანათობელი ცილის აღმოჩენისთვის 2008 წელს ნობელის პრიზი მიიღო მეცნიერთა ჯგუფმა – ოსამუ შიმომურამ, მარტინ ჩალფიმ და როჯერ ციანმა. ამ უკანასკნელმა მოგვიანებით თავისი ახალი უჩვეულო ქმნილება წარმოადგინა – ხელოვნების ნიმუში, რომელიც მანათობელი ბაქტერიებითაა შექმნილი. ციანმა გენეტიკური ინჟინერიის მეთოდით შეცვალა მწვანე მანათობელი ცილები და მისცა მათ ცისფრად, ლურჯად და ყვითლად ნათების უნარი. უფრო მეტი ფერი აღმოჩნდა ფლუორესცენციულ მარჯანში, რამაც ექსპერიმენტებში დახმარება გაუწია მეცნიერს.

ამ აღმოჩენებმა შესაძლოა მოახდინონ მედიცინის, ბიოლოგიისა და ქიმიის რევოლუცია, გარდა ამისა, მანათობელი ცილების კრეატიული გამოყენებაც შეიძლება, როგორც სურათზეა ნაჩვენები.