چشم انسان اگر آسیب ببیند، برای همیشه از دست میرود؛ اما یک حلزون کوچک میتواند چشم خود را در عرض یک ماه دوباره بسازد.
به گزارش خبرگزاری سیناپرس، پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا دیویس، میگویند ساختار چشم این حلزون و انسان شباهت شگفتانگیزی دارد و مطالعه روی آن میتواند روزی راهی برای ترمیم بینایی در انسان بگشاید.
آلیس آکورسی (Alice Accorsi)، استادیار زیستشناسی مولکولی و سلولی دانشگاه کالیفرنیا دیویس و همکارانش در مطالعهای که در مجله معتبر نیچِر کامیونیکِیشنز/ Nature Communications منتشر شده، نشان دادهاند چشم حلزون سیب طلایی و چشم انسان، شباهتهای ساختاری و ژنتیکی چشمگیری با یکدیگر دارند.
آکورسی میگوید: حلزونهای سیب موجوداتی فوقالعادهاند. آنها فرصتی بینظیر برای مطالعه ترمیم اندامهای حساسی مثل چشم فراهم میکنند. پیش از این، مدلی برای مطالعه بازسازی کامل چشم در اختیار نداشتیم.
چرا این حلزون خاص است؟
حلزون سیب طلایی بومی آمریکای جنوبی است، اما در بسیاری از مناطق جهان پراکنده شده و مثل علف هرز رشد میکند: سریع، زیاد و مقاوم. به گفته آکورسی، همین ویژگیها آن را برای تحقیقات آزمایشگاهی مطلوب ساخته است.
او توضیح میدهد: این حلزونها مقاوم هستند، زاد و ولد سریعی دارند و تعداد زیادی تخم میگذارند. آنها بهراحتی در محیط کنترلشده پرورش مییابند و مهمتر اینکه چشمهایشان از نوع دوربینی (camera-type) است؛ همان ساختاری که در چشم انسان هم دیده میشود و تصاویر واضحی تولید میکند.
توانایی نادیدهگرفتهشده
دانشمندان قرنهاست از توانایی بازسازی حلزونها آگاهاند. در سال ۱۷۶۶ میلادی، یک پژوهشگر ثبت کرده بود که حلزونهای باغچه میتوانند پس از قطع سر، کل آن را بازسازی کنند؛ اما نزدیک به سه قرن طول کشید تا کسی این پدیده شگفتانگیز را در خدمت پژوهش نوین بازسازی قرار دهد؛ و آن کسی نبود جز آکورسی.
او میگوید: وقتی شروع به خواندن درباره این موضوع کردم، از خودم پرسیدم چرا کسی تاکنون از حلزونها برای مطالعه بازسازی اندامها استفاده نکرده است؟ فکر میکنم دلیلش این بود که تا پیش از این، حلزون مطلوبی برای مطالعه پیدا نشده بود.
چشم انسان و حلزون؛ چقدر شباهت دارند؟
در سراسر قلمرو حیوانات، چشمها تنوع زیادی دارند. چشمهای دوربینی که تصاویر واضحی تولید میکنند، در همه مهرهداران و نیز برخی عنکبوتها، ماهیهای مرکب، هشتپاها و برخی حلزونها یافت میشوند.
پژوهشگران گروه آکورسی با تشریح، میکروسکوپ پیشرفته و مطالعات ژنومی نشان دادند که چشم حلزون سیب از نظر ساختار و فعالیت ژنها شباهت زیادی به چشم انسان دارد. آکورسی توضیح میدهد: نشان دادیم بسیاری از ژنهایی که در رشد چشم انسان نقش دارند، در حلزون نیز وجود دارند. پس از بازسازی، ساختار و فعالیت ژنها در چشم جدید تقریباً مشابه چشم اصلی است.
بازسازی چشم چگونه رخ میدهد؟
وقتی یک حلزون سیب یکی از چشمهای خود را از دست میدهد، بدنش بلافاصله دست به کار میشود. بازسازی چشم جدید حدود یک ماه طول میکشد و طی چند مرحله انجام میگیرد:
۱. ترمیم سریع زخم: در همان ۲۴ ساعت اول، بدن حلزون زخم را میبندد تا از عفونت و از دستدادن مایعات جلوگیری کند؛
۲. شروع بازسازی: طی ۱۰ روز بعد، سلولهای خامی که هنوز تخصصی نشدهاند، به سمت ناحیه آسیبدیده حرکت میکنند و شروع به تکثیر میکنند؛
۳. شکلگیری ساختارهای اصلی: تا پانزدهمین روز، همه اجزای کلیدی چشم از جمله عدسی، شبکیه و حتی عصب بینایی شکل گرفتهاند؛
۴. بلوغ و تکامل: چشم در هفتههای بعدی همچنان به رشد و تکامل خود ادامه میدهد تا به اندازه و قدرت نهایی برسد.
آکورسی در این زمینه میگوید: هنوز شواهد قطعی نداریم که آنها میتوانند با چشم جدیدشان تصاویر را ببینند، اما از نظر ساختاری، همه اجزای لازم برای دیدن را دارند. در حال کار روی آزمایشهایی هستیم تا ثابت کنیم حلزونها با چشم جدیدشان هم مثل چشم اصلی خود قادر به دیدن هستند.
پژوهشگران همچنین فعالیت ژنها را در طول این فرآیند زیر نظر گرفتند. چشمهای این حلزونها در انتهای دو شاخک قرار دارد. وقتی شاخک حامل چشم قطع میشود، حدود ۹ هزار ژن دستخوش تغییر فعالیت میشوند. حتی ۲۸ روز بعد، هنوز هزار و ۱۷۵ ژن در چشم بازساختهشده با شدت متفاوتی فعال هستند. این نشان میدهد که چشم پس از یک ماه شکل ظاهری کامل پیدا میکند، اما بلوغ نهایی آن در سطح مولکولی به زمان بیشتری نیاز دارد.
شناسایی ژنهای کلیدی با فناوری کریسپر
آکورسی برای شناسایی ژنهای کنترلکننده بازسازی، روش ویرایش ژن کریسپر-کَس۹ (CRISPR-Cas9) را برای حلزون سیب توسعه داد. او توضیح میدهد: ژنهای خاصی را جهشیافته میکنیم و سپس میبینیم چه تأثیری بر جانور دارد.
گروه پژوهشی در آزمایشی اولیه، ژنی به نام pax6 را در جنین حلزونها تغییر دادند. این ژن در انسان، موش و مگس میوه نقش اصلی در شکلگیری مغز و چشم دارد. حلزونهایی که این ژن در آنها غیرفعال شده بود، بدون چشم به دنیا آمدند؛ تأییدی بر این که pax6 برای ساختن چشم ضروری است.
در مرحله بعد، پژوهشگران قصد دارند نقش این ژن را در بازسازی چشم حلزونهای بالغ آزمایش کنند.
از حلزون تا انسان
به نقل از ایرنا، آکورسی میگوید: اگر مجموعهای از ژنها را پیدا کنیم که برای بازسازی چشم مهم هستند و این ژنها در مهرهداران هم وجود داشته باشند، از نظر تئوریک میتوانیم آنها را فعال کنیم تا بازسازی چشم را در انسان ممکن سازند.
سخن پایانی
این پژوهش هنوز در مراحل اولیه قرار دارد، اما مسیری امیدوارکننده را گشوده است. شاید روزی پژوهشگران بتوانند با الهام از این حلزونهای کوچک، چشمهای آسیبدیده انسانها را ترمیم کنند. طبیعت بارها نشان داده که رازهای بزرگ را در دل کوچکترین موجودات پنهان کرده است.