وجد الفيزيائيون أن العُضَيّات تنمو في دفعات عشوائية!

الخلايا حقيقية النواة – تلك التي تشكل معظم أشكال الحياة كما نعرفها، بما في ذلك جميع الحيوانات والنباتات والفطريات – وِحدات عالية التنظيم.

تتجمع هذه الخلايا وتحافظ على أجزائها الداخلية الأصغر: العضيات المرتبطة بالغشاء، كالنوى التي تخزِّن المعلومات الجينية، أو الميتوكوندريا (الجسيمات الكوندرية) التي تنتج الطاقة الكيميائية. ولكن لا يزال هناك الكثير لنتعلمه عن كيفية تنظيمها لنفسها في هذه الحُجر المكانية.

أجرى علماء الفيزياء في جامعة واشنطن في سانت لويس تجارب جديدة تُظهر أنه بإمكان الخلايا حقيقية النواة التحكم بصرامة في متوسط ​​التقلُّبات في حجم العضية. من خلال إثبات أن أحجام العضية تخضع لعلاقة تحجيم عامة يتنبأ بها العلماء نظريًا، فإنَّ إطارهم الجديد يقترح أن العضيات تنمو في دفعات عشوائية من مجموعةٍ محدودةٍ من كُتل البناء.

نُشرت الدراسة في 6 كانون الثاني (يناير) في مجلة Physical Review Letters.

قال شانكار موخيرجي Shankar Mukherji، وهو أستاذ فيزياء مساعد في كلية الآداب والعلوم: «نقترح في عملنا أنَّ الخطوات التي تنمو عبرها العضيات بعيدةٌ كل البعد عن كونها تركيبًا منظمًا، بل تحدث في دفعات عشوائية».

هذا وأضاف: «تحدُّ مثل هذه الاندفاعات بشكل أساسي من الدقة التي يتم بها التحكم في حجم العضية ولكنها تُبقي أيضًا عدم الوضوح في حجم العضية داخل نطاقٍ ضيق. يوفر النمو الشبيه بالاندفاع آلية فيزيائية حيوية عامة تستطيع الخلايا من خلالها أن تحافظ، بشكل متوسط، ​​على أحجام عضية فعالة لكن مطواعة».

يجب أن تكون العضيات مرنة بما يكفي للسماح للخلايا بالنمو أو تقليصها حسب متطلبات البيئات. ومع ذلك يجب الحفاظ على حجم العضيات ضمن حدود معينة. حدد علماء الأحياء سابقًا عوامل جزيئية محددة تنظم أحجام العضية، لكن هذه الدراسة تقدم رؤى جديدة للمبادئ الكمية الكامنة وراء التحكم في حجم العضية.

بينما استخدمت هذه الدراسة خميرة التبرعم ككائنٍ حي نموذجي، فإنَّ الفريق متحمسٌ لاستكشاف كيف تُستخدم آليات التجميع هذه لدى أصناف وأنواع مختلفة من الخلايا. قال موخيرجي أنهم يخططون لدراسة ما بمقدور أنماط المتانة هذه تعليمنا إياه عن كيفية تسخير تجميع العضيات في تطبيقات الهندسة الحيوية وكيفية اكتشاف العيوب في التكوين الحيوي للعضيات في سياق المرض.

قال موخيرجي: «إنَّ نمط متانة حجم العضية مشترك بين خميرة التبرعم وخلايا iPS (الخلايا الجذعية المستحثة) البشرية. لم تُوضَّح الآليات الجزيئية الكامنة التي تنتج هذه الاندفاعات بالكامل بعد ومن المرجح أن تكون خاصة بالعضَيّة ومن المحتمل كذلك أن تكون خاصة بالنوع».