به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، مگس سرکه (Drosophila melanogaster) شاید به نظر موجودی ساده و کوچک بیاید، اما این حشره‌ی ریز نقشی بزرگ در پیشرفت علم زیست‌شناسی ایفا کرده است. دانشمندان سال‌هاست که از مگس سرکه به‌عنوان یک مدل زیستی برای مطالعه‌ی فرآیندهای پیچیده‌ی زیستی، از جمله رشد سلول‌های بنیادی و تأثیر عوامل محیطی بر آن‌ها، استفاده می‌کنند. دو مقاله‌ی علمی اخیر، یکی درباره‌ی نقش سیگنال‌های آپوپتوزی در حفاظت از سلول‌های بنیادی در مگس سرکه و دیگری درباره‌ی استفاده از این حشره برای بررسی سمیت نانوذرات، نشان‌دهنده‌ی اهمیت این موجود در تحقیقات علمی هستند.

چرا مگس سرکه؟

مگس سرکه از بیش از یک قرن پیش، زمانی که توماس هانت مورگان، زیست‌شناس آمریکایی، از آن برای مطالعه‌ی ژنتیک استفاده کرد، به یکی از مهم‌ترین ارگانیسم‌های مدل در علم تبدیل شده است. این حشره به دلایل متعددی برای تحقیقات علمی ایده‌آل است:

• چرخه‌ی زندگی کوتاه: مگس سرکه در عرض 10 تا 14 روز از تخم به بزرگسالی می‌رسد، که به دانشمندان امکان می‌دهد نسل‌های متعددی را در زمان کوتاه بررسی کنند.
• ساختار ژنتیکی ساده: ژنوم مگس سرکه کوچک اما مشابه انسان‌هاست. حدود 60 درصد از ژن‌های مگس سرکه با ژن‌های انسان هم‌خوانی دارند.
• ابزارهای ژنتیکی پیشرفته: تکنیک‌هایی مانند سیستم GAL4/UAS به دانشمندان اجازه می‌دهند ژن‌های خاصی را در سلول‌های خاص فعال یا غیرفعال کنند.
• هزینه‌ی پایین و نگهداری آسان: پرورش مگس سرکه ارزان و ساده است، که آن را به گزینه‌ای مقرون‌به‌صرفه برای آزمایشگاه‌ها تبدیل کرده است.

این ویژگی‌ها مگس سرکه را به ابزاری قدرتمند برای مطالعه‌ی موضوعات پیچیده‌ای مانند سلول‌های بنیادی و تأثیر مواد شیمیایی مانند نانوذرات تبدیل کرده‌اند.

سلول‌های بنیادی: موتور حیات

سلول‌های بنیادی سلول‌هایی خاص هستند که توانایی تبدیل شدن به انواع مختلف سلول‌های بدن را دارند. این سلول‌ها در فرآیندهای رشد، ترمیم بافت‌ها و تولید مثل نقش کلیدی دارند. در مگس سرکه، سلول‌های بنیادی زایا (GSCs) که در تخمدان‌ها و بیضه‌ها یافت می‌شوند، مسئول تولید تخمک و اسپرم هستند. این سلول‌ها به دلیل توانایی خود در خودنوزایی (تولید سلول‌های مشابه خود) و تمایز (تبدیل به سلول‌های تخصصی)، مورد توجه ویژه‌ی دانشمندان قرار دارند.

تحقیقات روی سلول‌های بنیادی زایا در مگس سرکه به ما کمک کرده تا درک بهتری از چگونگی حفظ و تنظیم این سلول‌ها در بدن موجودات زنده، از جمله انسان، داشته باشیم. دو مقاله‌ی اخیر، که در ادامه به آن‌ها می‌پردازیم، نشان می‌دهند که چگونه عوامل محیطی و سیگنال‌های زیستی می‌توانند بر این سلول‌ها تأثیر بگذارند.

سیگنال‌های آپوپتوزی و حفاظت از سلول‌های بنیادی

یکی از مقالات اخیر، با عنوان «سیگنال وابسته به Tie از سلول‌های آپوپتوتیک، سلول‌های بنیادی را در مگس سرکه محافظت می‌کند»، به بررسی نقش سلول‌های در حال مرگ (آپوپتوتیک) در حفظ سلول‌های بنیادی زایا پرداخته است. آپوپتوز یا مرگ برنامه‌ریزی‌شده‌ی سلولی، فرآیندی طبیعی است که در آن سلول‌های غیرضروری یا آسیب‌دیده از بدن حذف می‌شوند. اما این مطالعه نشان داد که این سلول‌های در حال مرگ، نقشی فراتر از حذف ساده دارند.

در این پژوهش، دانشمندان فهمیدند که سلول‌های آپوپتوتیک در تخمدان مگس سرکه سیگنال‌هایی تولید می‌کنند که به گیرنده‌ای به نام Tie متصل می‌شوند. این سیگنال‌ها به سلول‌های بنیادی زایا کمک می‌کنند تا در برابر استرس‌های محیطی و آسیب‌های احتمالی مقاوم‌تر شوند. به عبارت ساده‌تر، سلول‌های در حال مرگ مانند نگهبانانی عمل می‌کنند که با ارسال پیام‌های شیمیایی، سلول‌های بنیادی را از خطر محافظت می‌کنند.

جزئیات علمی

این مطالعه نشان داد که گیرنده‌ی Tie در سلول‌های بنیادی زایا فعال می‌شود وقتی سیگنال‌های خاصی از سلول‌های آپوپتوتیک دریافت می‌کند. این سیگنال‌ها باعث فعال شدن مسیرهای زیستی می‌شوند که از مرگ سلول‌های بنیادی جلوگیری می‌کنند. در مگس‌های سرکه‌ای که گیرنده‌ی Tie غیرفعال شده بود، سلول‌های بنیادی زایا به شدت در برابر استرس آسیب‌پذیر شدند و تعدادشان کاهش یافت.

این کشف اهمیت زیادی دارد، زیرا نشان می‌دهد که مرگ سلولی نه‌تنها فرآیندی برای حذف سلول‌های غیرضروری است، بلکه می‌تواند به حفظ تعادل و سلامت سلول‌های بنیادی کمک کند. این موضوع ممکن است در انسان‌ها نیز کاربرد داشته باشد، به‌ویژه در درمان بیماری‌هایی مانند سرطان، که در آن سلول‌های بنیادی نقش مهمی در بازسازی بافت‌ها دارند.

مگس سرکه و سمیت نانوذرات

پزوهشی با عنوان «مگس سرکه (Drosophila melanogaster) به عنوان یک ارگانیسم مدل برای تحقیقات سمیت نانوذرات»، به بررسی استفاده از مگس سرکه برای مطالعه‌ی اثرات نانوذرات بر موجودات زنده پرداخته است. نانوذرات، که اندازه‌ای در حد نانومتر دارند، در صنایع مختلفی از پزشکی تا الکترونیک استفاده می‌شوند. اما نگرانی‌هایی درباره‌ی سمیت این مواد و تأثیر آن‌ها بر سلامت انسان و محیط‌زیست وجود دارد.

مگس سرکه به دلیل ویژگی‌های زیستی و ژنتیکی‌اش، به‌عنوان مدلی عالی برای آزمایش اثرات نانوذرات انتخاب شده است. این مطالعه نشان داد که قرار گرفتن مگس سرکه در معرض انواع خاصی از نانوذرات، مانند نانوذرات نقره یا اکسید تیتانیوم، می‌تواند بر رشد، تولید مثل و حتی سلول‌های بنیادی زایا تأثیر بگذارد.

یافته‌های کلیدی

محققان دریافتند که نانوذرات می‌توانند باعث استرس اکسیداتیو در سلول‌های مگس سرکه شوند، که به آسیب DNA و اختلال در عملکرد سلول‌های بنیادی منجر می‌شود. این اثرات به‌ویژه در سلول‌های بنیادی زایا قابل‌توجه بود، زیرا این سلول‌ها برای تولید نسل‌های بعدی ضروری هستند. کاهش تعداد یا عملکرد این سلول‌ها می‌تواند به کاهش نرخ تولید مثل و حتی نقص‌های ژنتیکی در نسل‌های بعدی منجر شود.

این مطالعه همچنین نشان داد که مگس سرکه می‌تواند به‌عنوان یک سیستم هشداردهنده برای ارزیابی سمیت نانوذرات عمل کند. با بررسی تغییرات در رفتار، طول عمر و تولید مثل مگس‌ها، دانشمندان می‌توانند پیش‌بینی کنند که کدام نانوذرات ممکن است برای انسان یا محیط‌زیست خطرناک باشند.

اهمیت برای علم و جامعه

مطالعات انجام‌شده روی مگس سرکه فراتر از آزمایشگاه اهمیت دارند. سلول‌های بنیادی در انسان‌ها نقش مهمی در درمان بیماری‌هایی مانند سرطان، بیماری‌های قلبی و اختلالات عصبی دارند. درک بهتر چگونگی حفاظت از این سلول‌ها در برابر استرس یا آسیب‌های محیطی می‌تواند به توسعه‌ی درمان‌های جدید کمک کند.

علاوه بر این، استفاده از مگس سرکه برای آزمایش سمیت نانوذرات می‌تواند به کاهش خطراتی که این مواد برای سلامت انسان و محیط‌زیست دارند، کمک کند. با توجه به افزایش استفاده از نانوذرات در محصولات روزمره، از کرم‌های ضدآفتاب گرفته تا تجهیزات پزشکی، این تحقیقات می‌توانند به تنظیم استانداردهای ایمنی کمک کنند.

آینده‌ی تحقیقات با مگس سرکه

مگس سرکه همچنان به‌عنوان یکی از مهم‌ترین ابزارهای تحقیقاتی در زیست‌شناسی باقی خواهد ماند. توانایی این حشره در شبیه‌سازی فرآیندهای زیستی پیچیده، از رشد سلول‌های بنیادی تا واکنش به مواد شیمیایی، آن را به مدلی بی‌نظیر تبدیل کرده است. در آینده، انتظار می‌رود که تحقیقات بیشتری با استفاده از مگس سرکه انجام شود تا:

• مکانیسم‌های جدید حفاظت از سلول‌های بنیادی کشف شوند.
• اثرات بلندمدت نانوذرات و سایر مواد شیمیایی بر موجودات زنده بررسی شوند.
• ارتباطات بین عوامل محیطی و ژنتیکی در تنظیم سلول‌های بنیادی بهتر درک شوند.

نتیجه‌گیری

مگس سرکه، این موجود کوچک اما قدرتمند، به دانشمندان کمک کرده تا رازهای بزرگی از دنیای زیست‌شناسی را کشف کنند. از نقش سلول‌های آپوپتوتیک در حفاظت از سلول‌های بنیادی گرفته تا بررسی سمیت نانوذرات، این حشره نشان داده که می‌تواند پاسخ‌هایی برای سؤالات پیچیده‌ی علمی ارائه دهد. با ادامه‌ی تحقیقات، مگس سرکه نه‌تنها به درک بهتر فرآیندهای زیستی کمک می‌کند، بلکه می‌تواند راه را برای پیشرفت‌های پزشکی و محیط‌زیستی هموار کند.

پایان مطلب./