قاد رام ديكسيت فريق بحث في جامعة واشنطن في سانت لويس بالتعاون مع الطالبة السابقة دكتورة ناتاشا نولان والمهندس غاي جينان، ونُشرت الدراسة في مجلة Nature Communications. خرج البحث من مركز Center for Engineering Mechanobiology (CEMB)، الذي يضم علماء أحياء ومهندسين وفيزيائيين. كما شارك تشارلز أندرسون كمؤلف مشترك، وتعمل نولان الآن لدى Pivot Bio.
سعى الفريق إلى معرفة إن كان الالتواء الطبيعي يتطلب فقداناً كاملاً لوظيفة الجين أم يكفي تغيير موضعي في التعبير. استخدموا نباتاً نموذجياً يسمح بجذور تنحرف يميناً أو يساراً، وعبروا عن النسخة الطبيعية من جين رئيسي في طبقات خلوية محددة. أظهرت التجارب أن التعبير في الطبقات الداخلية أبقى الالتواء، بينما التعبير عن نفس الجين فقط في البشرة أعاد نمو الجذر مستقيماً، ما يدل على أن البشرة تسيطر على سلوك الالتواء عبر العضو بأكمله.
دعمت تجارب الميكانيك الحيوي وقياسات مختبر أندرسون على اتجاه ألياف السليلوز الدقيقة هذه النتيجة. بنى غاي جينان نموذجاً حاسوبياً رأى الطبقات المتحدّة المركز كحلقات في جذع شجرة، حيث تملك الحلقة الخارجية نفوذاً أكبر. أشار النموذج إلى أن انحراف البشرة قد يفسر نحو ثلث الالتواء المرصود إذا كانت كل الطبقات منحنية، وأن إصلاح البشرة يقوّس الجذر نحو الاستقامة. يذكر الباحثون أن لهذا الفهم تطبيقات عملية لتحسين جذور المحاصيل في ظروف الجفاف والتربة الصخرية أو المضغوطة.
دعم الدراسة مركز CEMB التابع لـ NSF والمعهد الوطني للعلوم الطبية العامة (NIH). المصدر: Washington University in St. Louis.
كلمات صعبة
- التواء — انحناء أو دوران في شكل جزء من النباتالالتواء
- تعبير — مستوى نشاط جين داخل الخلاياالتعبير
- بشرة — الطبقة الخارجية من نسيج النباتالبشرة
- طبقة — إحدى مستويات الأنسجة داخل النباتالطبقات
- الميكانيك الحيوي — دراسة التأثيرات الميكانيكية على الكائنات الحية
- نموذج حاسوبي — محاكاة رقمية لشرح سلوك نظام بيولوجينموذجاً حاسوبياً
- قوّس — جعل شيئاً ينحني أو يأخذ شكل مقوسيقوّس
- محصول — نباتات مزروعة من أجل الطعام أو الحصادالمحاصيل
تلميح: مرّر المؤشر أو ركّز أو اضغط على الكلمات المظلَّلة داخل القصة لرؤية تعريفات سريعة أثناء القراءة أو الاستماع.
أسئلة للمناقشة
- كيف يمكن لتعديل تعبير جين في البشرة أن يساعد المزارعين في مناطق الجفاف؟ اذكر سببين محتملين
- ما التحديات التي قد تواجه تطبيق نتائج هذا البحث على محاصيل تجارية؟ اذكر أمثلة عملية
- كيف يكمل النموذج الحاسوبي تجارب المختبر في تفسير سلوك الالتواء؟ اشرح باختصار
