ميتوكوندريا تعمل بالطاقة الضوئية تزيد من عمر الديدان المتوقع وتحسّن مستويات الطاقة لديها

ديدان معدلة جينياً، تمكنت مصانع الطاقة داخل خلاياها من تحويل الضوء إلى طاقة كيميائية، ما يزيد من فترة حياتها.

دودة Caenohabditis elegans المتواضعة التي أكسبتنا كثيراً من المعرفة حول علم الجينات، تلقّت ترقية.

حيث قام فريق من الباحثين في جامعة روشستر بتعديل بعض من c. Elegans جينياً عبر جعل الميتوكوندريا الخاصة بخلاياها تقوم بحصد الضوء لإنتاج المزيد من الطاقة، باكتشاف يمكن تشبيهه بأفلام الأبطال الخارقين في يومنا هذا، وكانت تلك الديدان أكثر حيوية وأكثر قابلية للعيش لفترة أطول.

الميتوكوندريا الموجودة داخل خلايانا تعرف ب ‘مزارع طاقة الجسم’ لدورها بإنتاج جزيئات أدينوزين ثلاثي الفوسفات (ATP)، التي تخزن الطاقة مؤقتاً من أجل العمليات الحيوية الأخرى للخلية.

ولكن الميتوكوندريا لا تقوم بخلق تلك الطاقة وإنما تنتجها من استقلاب سكر الغلوكوز المنتَج من قبل النباتات.

ومن الاستثناءات الغريبة هي قيام الحيوانات بالاعتماد على البكتيريا والنباتات كمصدر لإنتاج الطاقة الكيميائية الأولية، ولكن.. ربما كان ذلك خطأً.

قام الدكتور براندون بيري مؤخراً بشرح فكرة لإقحام مضخة البروتون الخاصة بأحد الفطريات ضمن ميتوكوندريا الديدان. وأشار براندون ومساعديه في Nature Aging بأن تلك الديدان قد استفادت حقاً من هذه العملية العملية.

وكما قال الدكتور أندري ويتوفيتش الباحث المشرف: “وجدت تلك الدراسة أن تعزيز الاستقلاب عبر استخدام الميتوكوندريا المعتمدة على الضوء قد جعلت الديدان تعيش حياة أطول وأكثر صحة”.

الباحثون لا يخططون للقيام بتعديل البشر جينياً كي يعملوا بضوء الشمس، أو كي يقوموا بإنشاء مسابقات للديدان الخارقة، ولكنهم عوضاً عن ذلك يؤمنون بأن هذا العمل قد يسلط الضوء على الأمراض المترافقة مع التقدم بالعمر والتي غالباً ما تكون مرتبطة بتراجع وظائف الميتوكوندريا.

هذا العمل يعتبر شكلاً متطوراً من علوم الوراثة الضوئية ‘وهي عملية من التعديل الخلوي تمكن الخلايا من الاستجابة للضوء’، ويعتبر علم الوراثة الضوئية وسيلة متزايدة الأهمية في تحديد وظائف خلوية معينة، حيث يمكن الباحثين من كشف آلية استجابة الكائنات عندما يتم تفعيل مجموعة صغيرة من خلاياهم.

ووجد الباحثون أن تلك الخلايا المعدلة لا تستجيب للضوء فقط وإنما تستخدم الطاقة الخاصة بها الساقطة عليها لجعل الأيونات الموجبة تدخل عبر الغشاء الداخلي للمتقدرات (الميتوكوندريا)، وعندما تتفعل تلك المضخة في بداية مرحلة البلوغ تنتج الميتوكوندريا المعدلة مزيداً من الطاقة وذلك يقود إلى حياة أطول بنسبة 30-40% في تلك الديدان التي تعرضت لضوء ساطع بما يكفي، أيضاً الديدان المعدلة سابقاً بقيت أكثر نشاطاً في الأوساط السائلة مقارنة مع الأوساط الصلبة بشكل يثير الفضول.

“تعتبر الميتوكوندريا مشابهة لمصانع الطاقة الصناعية من حيث حرقها لمصدر كربوني، الغلوكوز بشكل أساسي، من أجل إنتاج طاقة مفيدة وفعالة للخلية” كما قال بيري.

أما الفحم فيتشكل من الغطاء النباتي الذي لم يُؤكل، وأكمل بيري بقوله: “ما فعلناه بشكل أساسي هو ربط لوح طاقة شمسية ببنية مولدة الطاقة الأساسية”.

ولكن ديدان بيري لم تُشبع حتى الآن رغبات المتلهفين بالوصول إلى فعالية ضوئية بنسبة 100%، ولكن بالتأكيد التعرض للمزيد من الضوء يقود لإنتاج المزيد من الطاقة، الأمر الذي يفيد الخلية، وهذا لوحده كافٍ لإخبارنا أن انخفاض سعة إنتاج ال ATP يعتبر سبباً -وليس فقط نتيجة- للاضطرابات المرتبطة بالتقدم بالعمر.

يأمل الباحثون أن هذه القدرة على التلاعب بالميتوكوندريا قد تقود لاكتشافات أكبر.

“نحن نحتاج مزيداً من الفهم حول كيفية عمل الميتوكوندريا ضمن الحيوانات” كما قال بيري.