งานวิจัยใหม่โดยRaymond Goldsteinและเพื่อนร่วมงานที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ได้เปิดเผยว่าการเคลื่อนที่ของของเหลวและความดันเชิงกลโดยตรงทำให้เกิดการปล่อยแสงเรืองแสงโดยสิ่งมีชีวิตในทะเลขนาดเล็กได้อย่างไร การเรืองแสงทางชีวภาพเกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิตมากมายรวมถึงไดโนแฟลเจลเลตซึ่งเป็นแพลงก์ตอนเซลล์เดียวที่มีบทบาทสำคัญในห่วงโซ่อาหารสัตว์น้ำ
แม้ว่านักวิทยาศาสตร์จะมีความสำคัญระดับโลก
แต่นักวิทยาศาสตร์ก็ยังไม่เข้าใจถึงวิธีที่สิ่งมีชีวิตเหล่านี้ปล่อยแสงสีเขียว-น้ำเงินเพื่อตอบสนองต่อการเคลื่อนที่ของของเหลวในสภาพแวดล้อมของพวกมัน ทีมงานของโกลด์สตีนศึกษาว่าความเข้มของแสงจากไดโนแฟลเจลเลตมีความสัมพันธ์กับตัวกระตุ้นเชิงกลต่างๆ อย่างไร พวกเขาทำสิ่งนี้โดยเปิดเผยสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กถึงสิ่งเร้าสองประเภทที่เลียนแบบการโจมตีทางกลของนักล่าและว่ายน้ำในคลื่นที่มีประชากรหนาแน่น
ทีมงานสร้างการศึกษาจากงานก่อนหน้าโดยMichael Latz และเพื่อนร่วมงานที่สถาบัน Scripps Institution of Oceanography ในสหรัฐอเมริกา ทีมงานของ Latz ได้ใช้ fl0ws หดตัวด้วยกล้องจุลทรรศน์, การไหลของ Couette, การไหลของไมโครฟลูอิดิก และกล้องจุลทรรศน์แรงอะตอมเพื่อศึกษาไดโนแฟลเจลเลต
“ขั้นตอนต่อไปตรรกะ” “งานของเราเป็นขั้นตอนต่อไปที่เป็นตรรกะซึ่งสร้างขึ้นจากงานของ [Latz] โดยใช้เทคโนโลยีไมโครปิเปตเพื่อยึดเซลล์แต่ละเซลล์และใช้การเปลี่ยนรูปของผนังเซลล์เชิงปริมาณ ทั้งหมดนี้ใช้การถ่ายภาพความเร็วสูง” โกลด์สตีนอธิบาย
การเรืองแสงทางชีวภาพของไดโนแฟลเจลเลต
มีเอกลักษณ์เฉพาะจากหลายมุมมอง น้ำตกทางชีวเคมีและเซลล์ที่นำไปสู่แสงวาบเริ่มต้นเมื่อเยื่อหุ้มเซลล์อยู่ภายใต้ความเครียดทางกล ซึ่งจะกระตุ้นตัวรับในเมมเบรน สัญญาณทางกลนี้แปลเป็นสัญญาณไฟฟ้าโดยการเพิ่มความเข้มข้นของแคลเซียมไอออน
เป็นผลให้เยื่อหุ้มของออร์แกเนลล์ชั้นในเกิดการขั้วและสร้างศักย์การออกฤทธิ์ที่แพร่กระจายไปตามเยื่อหุ้มเซลล์ ในที่สุด ค่า pH ของสิ่งแวดล้อมจะลดลง ส่งเสริมการเกิดออกซิเดชันของลูซิเฟอรินที่เร่งปฏิกิริยาโดยลูซิเฟอเรส ซึ่งมาพร้อมกับการปล่อยโฟตอน
วิชาทดลองในอุดมคติเพื่อตรวจสอบกระบวนการทางชีวฟิสิกส์พื้นฐาน โกลด์สตีนและทีมของเขาได้จับเซลล์เดี่ยวของไดโนแฟลเจลเลตPyrocystis lunulaบนไมโครปิเปตแก้วโดยใช้การดูด วัดได้ 30–1000 μm เป็นวัตถุทดลองในอุดมคติด้วยความทนทานและความคล่องตัวที่ลดลง ตามคำกล่าวของ Goldstein ทีมงานมักจะจัดการแต่ละเซลล์ได้ถึง 20 ครั้งโดยไม่มีความเสียหายที่เห็นได้ชัด
เซลล์ถูกกระตุ้นด้วยกลไกไม่ว่าจะโดยการฉีดของเหลวที่จมอยู่ใต้น้ำ (ตัวกลางการเจริญเติบโต) ที่เซลล์เดียวหรือโดยการบีบเซลล์เดียวระหว่างสองปิเปตที่มีความแม่นยำระดับต่ำกว่าไมครอน การเสียรูปของผนังเซลล์ถูกตรวจสอบโดยการถ่ายภาพโดยตรงด้วยกล้องความเร็วสูง
ผลการวิจัยพบว่าเซลล์จะกะพริบหลังจากความดัน
ของเหลวสูงพอที่จะทำให้เกิดการเสียรูปของผนังเซลล์อย่างมีนัยสำคัญ แฟลชเกิดขึ้นและสลายตัวภายในเสี้ยววินาที ความเข้มของการเรืองแสงในที่สุดลดลง อาจเป็นเพราะลูซิเฟอรินอ่อนแรงลง สิ่งที่น่าสนใจคือ การเรืองแสงจากสิ่งมีชีวิตมักจะเกิดขึ้นที่บริเวณส่วนกลางรอบๆ นิวเคลียสของเซลล์
สำหรับสิ่งเร้าทางกล ความเข้มของแสงจะต่ำเมื่อการเสียรูปมีขนาดเล็ก (ไม่ว่าจะด้วยความเร็วเท่าใด) หรือเมื่ออัตราการเสียรูปนั้นน้อย (ไม่ว่าการเสียรูปจะเป็นอย่างไร) อย่างไรก็ตาม แฟลชเรืองแสงจากสิ่งมีชีวิตมีขนาดใหญ่เมื่อทั้งการเสียรูปและอัตรามีขนาดใหญ่ ผลลัพธ์เหล่านี้ชี้ให้เห็นว่าเมมเบรนและช่องแคลเซียมมีคุณสมบัติในการยืดหยุ่นตัวหนืด ซึ่งได้รับการยืนยันโดยแบบจำลองทางปรากฏการณ์วิทยา
“ยินดีต้อนรับผลงาน”ตามข้อมูลของ Latz “การศึกษาครั้งนี้มีส่วนสนับสนุนความรู้ของเราเกี่ยวกับการตอบสนองทางกลไกลในระบบการเรืองแสงไดโนแฟลเจลเลต ฉันชื่นชมการใช้โหมดควบคุมและวัดปริมาณของการกระตุ้นทางกลโดยใช้เทคนิคการวิเคราะห์ที่ซับซ้อน”
นักฟิสิกส์กล่าวว่าความปั่นป่วนทำให้สาหร่ายว่ายน้ำรวมตัวกันเป็นหย่อม ๆ หนาแน่น“ความท้าทายประการหนึ่งของเราคือความคลาดเคลื่อนระหว่างความไวในกระแสมาโครและการกระตุ้นระดับจุลภาค โดยอิงจากการกระจายตัวของเซ็นเซอร์กลไกภายในเซลล์ที่ยังไม่ทราบแน่ชัด และกิจกรรมของพวกมันถูกรวมเข้ากับการตอบสนองของเซลล์ทั้งหมดอย่างไร เมื่อฉันเกษียณอายุแล้ว ฉันหวังว่าสิ่งนี้จะเป็นแรงบันดาลใจให้คนอื่นๆ ทำงานต่อไป” Latz กล่าวเสริม
Goldstein กล่าวเสริมว่า “Michael Latz ได้แสดงให้เห็นแล้วเมื่อหลายปีก่อนว่าไดโนแฟลเจลเลตสามารถใช้เป็นเซ็นเซอร์ในพื้นที่สำหรับแรงเฉือนของของไหล ตอนนี้เรามีความสนใจอย่างมากในบทบาทของไดโนแฟลเจลเลตในสาหร่ายบุปผา ในการขยายความเข้าใจของเราเกี่ยวกับกลไกของผนังเซลล์ และในการกระจายแรงและแสงทั่วทั้งร่างกายของเซลล์”
skyrmions แม่เหล็ก – quasiparticles ที่มีโครงสร้างคล้ายกระแสน้ำวน – แสดงให้เห็นว่าเป็นบิตจัดเก็บข้อมูลสำหรับหน่วยความจำคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์ลอจิกรุ่นต่อไป แต่การติดตามการเคลื่อนไหวของพวกมันไม่ใช่เรื่องง่าย นักวิจัยจาก RIKEN Center for Emergent Matter Science ในญี่ปุ่น ประสบความสำเร็จในการติดตามโดยใช้กระแสไฟฟ้าขนาดเล็ก ซึ่งเป็นการพัฒนาที่นำอุปกรณ์ในโลกแห่งความเป็นจริงโดยอาศัย skyrmions เข้ามาใกล้ความเป็นจริงมากขึ้น
Credit : berrychampdebataille.org buycoachfactoryoutlets.net canadagenerictadalafil.net canadapropeciageneric.net canadiangenericcialis.net
