جزئیات جدید از توزیع سبد کالای رایگان درب منزل
از نخستوزیری امام (ره) تا پژواک پهلوی| بیانیهای برای «هیچ»
پیام صریح تهران به کاخ سفید از کانال آنکارا
خطای محاسباتی در اتاقهای فکر واشنگتن
چگونه فسیلها از بیماری، رژیم غذایی و آبوهوا خبر میدهند
به گزارش «ساینس دیلی» (ScienceDaily)، برای نخستینبار، پژوهشگران موفق شدهاند مولکولهای مرتبط با متابولیسم را که درون استخوانهای فسیل شده جانورانی با قدمت ۱٫۳ تا ۳ میلیون سال حفظ شدهاند، بررسی کنند. این ردپاهای شیمیایی، بینشی نادر درباره خود جانوران و محیطهایی که زمانی در آنها میزیستهاند ارائه میدهد.
دانشمندان با تجزیه و تحلیل سیگنالهای متابولیکی مرتبط با سلامت و رژیم غذایی، توانستند جزئیاتی از اقلیمها و چشماندازهای باستانی از جمله دما، شرایط خاک، میزان بارندگی و پوشش گیاهی را بازسازی کنند. نتایج که در نشریه Nature منتشر شده است، به محیطهایی اشاره دارد که به طور قابلتوجهی گرمتر و مرطوبتر از مناطق مشابه امروزی بودهاند.
مطالعه متابولیتها یعنی مولکولهایی که در فرآیند هضم و دیگر فرایندهای شیمیایی بدن تولید و مصرف میشوند میتواند اطلاعاتی درباره بیماری، تغذیه و مواجهه با محیط فراهم کند. اگرچه متابولومیکس (علم مطالعه مجموعه مولکولهای شیمیاییِ حاصل از سوختوساز بدن) به ابزاری قدرتمند در پژوهشهای پزشکی مدرن تبدیل شده است؛ اما به ندرت در مطالعه فسیلها به کار رفته است. در عوض، بیشتر پژوهشها بر DNA تکیه دارند که عمدتا روابط ژنتیکی را مشخص میکند و نه زیستشناسی روزمره را.
«تیموتی برومیج»، استاد آسیبشناسی مولکولی در دانشکده دندانپزشکی دانشگاه نیویورک و استاد وابسته انسانشناسی این دانشگاه که رهبری این تیم پژوهشی بینالمللی را بر عهده داشت، میگوید: «همواره به متابولیسم، از جمله نرخ متابولیسم استخوان، علاقهمند بودهام و میخواستم بدانم آیا میتوان متابولومیکس را برای مطالعه حیات اولیه، روی فسیلها به کار گرفت یا خیر. مشخص شد که استخوان-از جمله استخوان فسیلشده-سرشار از متابولیتهاست».
چرا استخوانهای فسیل شده میتوانند شیمی را حفظ کنند
در سالهای اخیر، دانشمندان دریافتهاند که کلاژن_پروتئینی که ساختار استخوان، پوست و بافتهای همبند را فراهم میکند_میتواند در استخوانهای باستانی حتی در فسیلهای دایناسورها، باقی بماند.
«برومیج»، که ریاست واحد پژوهش بافتهای سخت در دانشگاه نیویورک را بر عهده دارد، میگوید: «با خودم فکر کردم اگر کلاژن در استخوان فسیل شده حفظ شده است، شاید سایر زیستمولکولها نیز در ریزمحیط استخوان محافظت شده باشند».
سطوح استخوان متخلخلاند و از شبکههای ریز رگهای خونی پر شدهاند که اکسیژن و مواد مغذی را با جریان خون مبادله میکنند. برومیج پیشنهاد کرد که در طول رشد استخوان، متابولیتهای در گردش در خون میتوانند در فضاهای میکروسکوپی داخل استخوان به دام بیفتند و در آنجا برای میلیونها سال محفوظ بمانند.
برای آزمون این فرضیه، تیم از طیفسنجی جرمی استفاده کرد؛ روشی که مولکولها را به ذرات باردار تبدیل میکند تا شناسایی شوند. آزمایشها روی استخوانهای موش امروزی نزدیک به ۲۲۰۰ متابولیت را آشکار کرد. همین روش همچنین امکان شناسایی پروتئینهای کلاژن را در برخی نمونهها فراهم ساخت.
بررسی فسیلها از چشماندازهای نخستین انسان
پژوهشگران سپس این روش را بر استخوانهای فسیل شده جانورانی با قدمت ۱٫۳ تا ۳ میلیون سال اعمال کردند. این نمونهها از کاوشهای پیشین در تانزانیا، مالاوی و آفریقای جنوبی به دست آمده بودند؛ مناطقی که به فعالیتهای اولیه انسان شهرت دارند.
این فسیلها متعلق به جانورانی بودند که خویشاوندان امروزی آنها هنوز در نزدیکی همان مناطق زندگی میکنند. تیم استخوانهای جوندگانی مانند موش، سنجاب زمینی و جربیل و نیز جانوران بزرگتر از جمله یک بزکوهی، یک خوک و یک فیل را بررسی کرد. هزاران متابولیت شناسایی شد که بسیاری از آنها شباهت نزدیکی به متابولیتهای گونههای زنده داشتند.
سلامت، رژیم غذایی و بیماری ثبت شده در استخوان
بسیاری از متابولیتهای شناسایی شده بازتابدهنده فرایندهای زیستی طبیعی بودند؛ مانند تجزیه اسیدهای آمینه، کربوهیدراتها، ویتامینها و مواد معدنی. برخی نشانگرهای شیمیایی به ژنهای مرتبط با استروژن مربوط بودند که نشان میداد بعضی از جانوران فسیل شده ماده بودهاند.
مولکولهای دیگر نشانههایی از بیماری را آشکار کردند. در یک مورد چشمگیر، استخوان یک سنجاب زمینی از دره «اولدووای» در تانزانیا با قدمت حدود ۱٫۸ میلیون سال، شواهدی از عفونت با انگلی را نشان داد که عامل بیماری خواب در انسان است. این بیماری توسط انگل تریپانوزوم بروسی (Trypanosoma brucei) ایجاد میشود و از طریق مگس تسهتسه منتقل میگردد.
برومیج میگوید: «آنچه در استخوان سنجاب کشف کردیم، متابولیتی است که مختص زیستشناسی همان انگل است و انگل آن را وارد جریان خون میزبان میکند. همچنین پاسخ ضدالتهابی متابولومیک سنجاب را مشاهده کردیم که به احتمال زیاد ناشی از وجود انگل بوده است».
ردیابی رژیمهای غذایی و محیطهای باستانی
شواهد شیمیایی همچنین نشان داد که جانوران چه گیاهانی مصرف میکردهاند. هرچند پایگاههای داده متابولیتهای گیاهی به مراتب ناقصتر از نمونههای جانوری هستند، پژوهشگران موفق به شناسایی ترکیباتی مرتبط با گیاهان بومی منطقه مانند آلوئه و مارچوبه شدند.
برومیج توضیح میدهد: «این بدان معناست که برای مثال در مورد سنجاب، او آلوئه را میجویده و آن متابولیتها وارد جریان خونش شدهاند. از آنجا که شرایط محیطی آلوئه بسیار خاص است، اکنون اطلاعات بیشتری درباره دما، بارندگی، شرایط خاک و پوشش درختی داریم و عملا محیط زندگی سنجاب را بازسازی میکنیم. میتوان برای هر یک از جانوران داستانی شکل داد».
این زیستگاههای بازسازی شده با پژوهشهای پیشین زمینشناسی و بومشناسی همخوانی دارند. برای نمونه، بستر تنگه اولدووای در تانزانیا بهعنوان جنگل و علفزار آب شیرین توصیف شده است، در حالی که بستر بالایی نشاندهنده جنگلهای خشکتر و مناطق باتلاقی است. در تمامی مکانهای بررسیشده، شواهد فسیلی به طور یکدست به اقلیمهایی مرطوبتر و گرمتر از امروز اشاره دارند.
برومیج در پایان میگوید: «استفاده از تجزیه و تحلیلهای متابولیکی برای مطالعه فسیلها میتواند ما را قادر سازد محیط دنیای ماقبل تاریخ را با سطحی تازه از جزئیات بازسازی کنیم؛ گویی امروز بهعنوان بومشناسان میدانی در یک محیط طبیعی حضور داریم».
انتهای پیام/
