Учёные из Мюнхенского университета имени Людвига и Максимилиана сообщили, как им удалось с помощью зелёных водорослей и цианобактерий обеспечить кислородом мозг головастиков шпорцевых лягушек. Водоросли и цианобактерии ведут кислородный фотосинтез, то есть они с помощью энергии света синтезируют органические вещества, а в качестве побочного продукта выделяют кислород. Этого кислорода, как оказалось, вполне хватает, чтобы мог работать мозг небольшой амфибии.
Несколько лет назад мы писали про похожие эксперименты сотрудников Стэнфордского университета, только они экспериментировали с сердцем крыс. Животным устраивали ишемический сердечный приступ, после чего вводили им в сердце цианобактерии, и, чтобы активировать фотосинтез, освещали сердечную мышцу. Уровень кислорода в сердечной мышце повышался в 25 раз, и сердце начинало лучше работать: оно сильнее билось и прокачивало крови на 30% больше по сравнению с крысами, в чьё сердце бактерий вводили без освещения (то есть у которых не активировали фотосинтез).
С мозгом делали то же самое: как только у головастиков появлялись передние ноги, им в камеры сердца вводили одноклеточные зелёные водоросли рода Хламидомонад и цианобактерий рода Synechocystis. Их вводили не в сердечную мышцу, а именно в камеры сердца, чтобы вместе с кровью они отправились в сосуды мозга (хотя попадали они, очевидно, не только в мозг). Концентрацию кислорода измеряли в желудочках – так называют систему полостей, заполненных спинномозговой жидкостью. Когда мозг освещали, концентрация кислорода в желудочках повышалась. Если головастикам вводили водоросли- или бактерии-мутанты, которые не были способны к фотосинтезу, то уровень кислорода в желудочках оставался одинаковым хоть с освещением, хоть без.
И, что самое главное, бактериально-водорослевого кислорода хватало на то, чтобы нейроны могли работать, даже если кислорода в окружающей воде было мало. Исследователи понижали уровень кислорода вокруг головастиков, и нейроны мозга почти замолкали. Но стоило мозг осветить светом, как нейроны снова начинали работать: они получали кислород от водорослей и бактерий, начинавших фотосинтезировать на свету.
Ткани головастиков шпорцевых лягушек достаточно тонкие и прозрачные, чтобы свет мог проникнуть к мозгу. У других позвоночных такой фокус вряд получится, разве что внедрить источник света под кости черепа. К тому же иммунитет головастиков, видимо, не имел ничего против цианобактерий и водорослей в мозге и в крови (а если там и началась какая-то защитная реакция, то авторы работы её не заметили – это было несущественно для экспериментов). Трудно себе представить, что, например, обезьяний мозг равнодушно отнесётся к начинке из водорослей. В общем, пока что всё это кажется остроумной научной шуткой, и вряд ли медики смогут использовать водоросли или цианобактерии, чтобы защитить мозг от гипоксии. Хотя кто знает…
iScience