注入蝌蚪血管的光合作用藻類為它們的大腦提供氧氣

在水中和陸地上過著雙重生活，青蛙在其一生中擁有許多呼吸技術(shù)——通過鰓、肺和皮膚?，F(xiàn)在，德國(guó)科學(xué)家開發(fā)了另一種方法，通過將藻類引入血液中來供應(yīng)氧氣，讓蝌蚪“呼吸”。開發(fā)的方法于 10 月 13 日發(fā)表在iScience雜志上，提供了足夠的氧氣來有效拯救缺氧蝌蚪大腦中的神經(jīng)元。

慕尼黑路德維希馬克西米利安大學(xué)的資深作者漢斯·斯特拉卡說：“藻類實(shí)際上產(chǎn)生了如此多的氧氣，以至于它們可以使神經(jīng)細(xì)胞恢復(fù)生機(jī)，如果你愿意的話。”“對(duì)很多人來說，這聽起來像是科幻小說，但畢竟，它只是生物學(xué)方案和生物學(xué)原理的正確結(jié)合。”

Straka 正在研究非洲爪蛙 (Xenopus laevis)蝌蚪大腦的耗氧量，當(dāng)時(shí)與植物學(xué)家的一次午餐談話引發(fā)了將植物生理學(xué)與神經(jīng)科學(xué)相結(jié)合的想法：利用光合作用的力量為神經(jīng)細(xì)胞提供氧氣。這個(gè)想法似乎并不牽強(qiáng)。在自然界中，藻類和諧地生活在海綿、珊瑚和海葵中，為它們提供氧氣甚至營(yíng)養(yǎng)。為什么不是像青蛙這樣的脊椎動(dòng)物?

為了探索這種可能性，該團(tuán)隊(duì)將綠藻(Chlamydomonas renhardtii)或藍(lán)藻(Synechocystis)注入蝌蚪的心臟。每一次心跳，藻類都會(huì)穿過血管，最終到達(dá)大腦，將半透明的蝌蚪變成亮綠色。照射在這些蝌蚪上的光線促使兩種藻類向附近的細(xì)胞泵送氧氣。

在將藻類分布到大腦后，研究人員將蝌蚪的頭部分離出來，并將其放入含有維持細(xì)胞功能的必需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的氧氣泡泡浴中，從而使團(tuán)隊(duì)能夠監(jiān)測(cè)神經(jīng)活動(dòng)和氧氣水平。當(dāng)研究人員耗盡浴缸中的氧氣時(shí)，神經(jīng)停止放電并陷入沉默。然而，照亮蝌蚪頭部會(huì)在 15 到 20 分鐘內(nèi)重新啟動(dòng)神經(jīng)活動(dòng)，這比在沒有藻類的情況下用氧氣補(bǔ)充浴缸快大約兩倍?；謴?fù)的神經(jīng)的表現(xiàn)也與氧氣耗盡前一樣好，甚至更好，這表明研究人員的方法快速有效。

“我們成功地展示了這種方法的原理實(shí)驗(yàn)證明。它非常可靠和強(qiáng)大，在我看來，這是一種美妙的方法，”Straka 說。“原則上工作并不意味著你可以在最后應(yīng)用它，但這是啟動(dòng)其他研究的第一步。”

雖然研究人員認(rèn)為他們的發(fā)現(xiàn)有朝一日可能會(huì)為由中風(fēng)或缺氧環(huán)境(例如水下和高海拔)引起的病癥提供新的療法，但藻類還遠(yuǎn)未準(zhǔn)備好進(jìn)入我們的血液循環(huán)。該團(tuán)隊(duì)的下一步是查看注入的藻類是否可以在活的蝌蚪體內(nèi)存活并繼續(xù)產(chǎn)生氧氣，而不會(huì)引起對(duì)動(dòng)物造成嚴(yán)重破壞的免疫反應(yīng)。

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