به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، جنین‌های حیوانی توسط مادرشان با مواد مغذی متنوعی تامین می‌شود که این نوع تغذیه برای تکوین جنین بسیار مهم است. در مگس سرکه، سه ماده مغذی فراوان (تری‌گلیسرید، پروتئین و گلیکوژن) در ساختارهای بسته بندی شده‌ای به نام‌های قطرات چربی (LDs)، وزیکول‌های زرده (YVs) و گرانول‌های گلیکوژن (GGs) به سلول‌های متمایزی از هم جدا شده و توزیع شدند: بر همین اساس محققان به تازگی فرضیه‌ای دادند که در حین گاسترولاسیون کربوهیدرات‌ها نیز از چربی جدا می‌شوند و این جداسازی، که برای تکوین جنین ضروری است، ممکن است یک پدیده مشترکی در تمامی موجودات زنده باشد که در جنین انسان نیز رخ ‌دهد.

فرایند اختصاصی شدن دودمان سلولی

قطرات لیپید (LDs) اندامک های موجود در همه جای سلول هستند که ذخیره چربی را در سلول‌ها تسهیل می‌کنند، از جمله تری گلیسیریدهای متراکم انرژی. در واقع آنها لیپیدهای حیاتی، از جمله تری گلیسیرید، استرهای استرول، و سایر مولکول های محلول در چربی را ذخیره می‌کنند و در هموستاز انرژی، فرآیندهای سیگنال دهی لیپید و سنتز غشایی نقش دارند. آنها همچنین در جنین بسیاری از متازوئه‌ها، از جمله مگس سرکه، حلزون های گلی، Xenopus، گورخرماهی، و موش ها به وفور یافت می شوند، جایی که احتمالاً به جنین زایی می پردازند . جالب اینجاست که در بسیاری از گونه‌ها، جنین‌ها ذخایر LD خود را به طور نامتقارن در دودمان تخصیص می‌دهند. اینکه آیا این وراثت نامتقارن می‌تواند به نفع رشد جنینی باشد یا یک پدیده بدون عواقب برای جنین باشد، ناشناخته است. مطالعات قبلی بر روی سنجش‌های بیوشیمیایی مواد تکیه کرده‌اند که نمی‌توانستند نقش تخصص فضایی در متابولیسم جنینی را بررسی کنند. با این حال، دلیل بیولوژیکی این فرایند تخصیص نامتقارن دودمان سلولی تاکنون ناشناخته بوده است. ولی در این مطالعه با استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوری و همچنین تصویربرداری فلورسانس نمونه زنده و ثابت، متوجه شدند که این ساختارهای ذخیره‌سازی  شده در سراسر تخمک پراکنده شده‌اند، اما سپس با گاسترولاسیون به بافت‌های مجزا وارد می‌شوند.

مواد مغذی در کجای جنین در حال تکوین ذخیره می‌شود؟

در زیست شناسی تکوینی به خوبی شناخته شده است که تخم مادر مواد مغذی فراوانی را فراهم می‌کند که برای تکوین جنین ضروری است. اما آیا مهم است که مواد مغذی در کجای جنین در حال تکوین ذخیره می‌شود؟ مایکل ولته، استاد گروه زیست‌شناسی دانشگاه روچستر، در مجموعه‌ای از مقالات، به این سؤال می‌پردازد که این موضوع با دوعلم زیست‌شناسی تکوینی و متابولیسم مورد بررسی قرار گرفته است. این مطالعات توسط مارکوس کیلوین، یک دانشجوی فارغ التحصیل سابق در آزمایشگاه Welte، که اکنون یک دانشجوی فوق دکتری در دانشگاه پرینستون است، رهبری شد.

جداسازی پروتئین، چربی و کربوهیدرات

در مقاله اول که در مجله Development منتشر شد، Welte و Kilwein سه دسته اصلی از مواد مغذی را در تخم مگس سرکه (مگس میوه) بررسی کردند: پروتئین، چربی و کربوهیدرات. این سه ماده مغذی در هزاران واحد ذخیره سازی میکروسکوپی وجود دارند که هر نوع ماده غذایی جدا از بقیه بسته بندی می‌شود. بلافاصله پس از لقاح، سه نوع بسته غذایی در سراسر تخمک توزیع می‌شود. با این حال، در عرض چهار ساعت پس از لقاح، چربی و پروتئین در انواع مختلف سلول‌ها توزیع می‌شوند، این در حالی است که تاکنون سرنوشت کربوهیدرات‌ها ناشناخته بود. محققان دریافتند که کربوهیدرات‌ها نیز از چربی به همان سلول‌هایی که پروتئین دریافت می‌کنند، جدا شده و توزیع می‌شوند. ولی این تفکیک مستلزم آن است که چربی و کربوهیدرات به طور مستقل از یکدیگر حرکت کنند. Kilwein و Welte کشف کردند که پروتئین موجود در قطرات چربی ( واحدهای ذخیره انرژی به شکل لیپید یا چربی ) برای جدا نگه داشتن چربی و کربوهیدرات از یکدیگر ضروری است. زیرا هنگامی که این پروتئین از بین می‌رود، بسته‌های چربی و کربوهیدرات به یکدیگر متصل می‌شوند و جدا نمی‌شوند تا در  نهایت به پروتئین در همان سلول می‌رسند. نتیجه این اختلال، ایجاد جنینی است که برای استفاده موثر از چربی تلاش می‌کند ولی با عواقب تکوینی جنینی بدی همراه است.

جداسازی چربی: یک جزء حیاتی در تکوین جنین

در مقاله دوم منتشر شده در مجله PLoS Genetics، Welte به بررسی این موضوع پرداخت که چرا جداسازی چربی از کربوهیدرات‌ها و پروتئین‌ها بسیار مهم است. Welteمی‌گوید: «ما فرض کرده بودیم که [تفکیک چربی] ضروری است، زیرا جنین‌های مگس سرکه از مکانیسم‌های پیچیده متعددی استفاده می‌کنند تا اطمینان حاصل شود که چربی به مکان مناسب می‌رسد، از جمله مکانیسمی که در مقاله اول کشف کردیم. "از آنجایی که این جداسازی احتمالاً به انرژی زیادی برای انجام نیاز دارد، ما فکر کردیم که باید عملکرد مهمی برای جنین ایفا کند، اما نمی‌دانستیم که این انرژی چیست." او شواهدی یافت که نشان می‌دهد جداسازی چربی منحصر به مگس‌ها نیست، بلکه در موجودات دیگری مانند حلزون‌ها، اسفنج‌ها و موش‌ها نیز رخ می‌دهد. این نشان می‌دهد که ممکن است یک پدیده جامع و مشترک در تمامی موجودات باشد و بنابراین طبیعی است که این فرایند در جنین انسان نیز رخ ‌دهد.

شیوه مطالعاتی

برای درک بهتر اهمیت جداسازی مواد مغذی، Welte و تیمش روند جداسازی مگس‌های میوه را مختل کردند و عواقب آن را مشاهده کردند. تحقیقات نشان داد زمانی که چربی در سلول‌های اشتباهی(غیر هدف) قرار می‌گیرد، منجر به تغییرات قابل توجهی در متابولیسم شده و جنین‌های تحت استرس شدیدی قرار می‌گیرند. برای رویارویی با این استرس، جنین‌ها با تغییر بیان ژن خود، یک پاسخ محافظتی ایجاد می‌کنند. زیرا بدون این پاسخ، آنها می‌میرند، و حتی با وجود آن، تکوین آنها به طور قابل توجهی به تاخیر می‌افتد.

یافته‌های حاصل از مطالعه

به طور کلی، این یافته‎ها نشان می‌دهد که دریافت چربی کافی از تخم مادر برای جنین در حال تکوین نه تنها ضروری است، بلکه برای توزیع درست چربی به سلول‌های مناسب در طول تکوین نیز بسیار مهم و حیاتی است. Welte می‌گوید: «جنین چربی را به بافت‌هایی که بیشتر به آن نیاز دارند منتقل می‌کند. بنابراین "مکانیسمی که ما کشف کردیم به مادر اجازه می‌دهد تا جنین را با ذخایر چربی کمتری به طور کلی نسبت به زمانی که چربی به طور مساوی توزیع شده بود، تخصیص دهد، این در حالی است که همچنان از تکوین موفقیت آمیز جنین نیز پشتیبانی می‌کند. در نتیجه، مادر احتمالاً می‌تواند تخم‌های بیشتری بگذارد زیرا می‌تواند همان مقدار را میا بقیه نیز توزیع کند. در نهایت اینکه با توزیع مواد مغذی بین تخم‌های بیشتر، تولد تعداد فرزندان سالم بیشتری را تضمین می‌کند."

پایان مطلب/.