Woods Hole, MA – Még ha mélyen alszik is, a testét alkotó sejtmilliárdok keményen dolgoznak. Üzeneteket küldenek, tápanyagokat szállítanak, és fenntartják a fontos vegyi anyagok stratégiai gradienseit, számtalan egyéb létfontosságú funkció mellett. Röviden: sejtjei kemény munkája segít megőrizni egészségét – és életben maradni.
Nyugalomban teste energiafogyasztásának körülbelül a felét az ionok – elektromosan töltött vegyszerek, például nátrium és kálium – átpumpálására használja a sejtek felszíni membránján. A sejtek ezt azért teszik, hogy fenntartsák a fontos kémiai gradienseket a szervezetben. Ezek a színátmenetek egyfajta valuta, amelyet a sejtek számos fontos feladat elvégzésére költenek. Egy cella több millió ionszivattyút tartalmazhat, amelyek elképesztő hatékonysággal működnek. Egyetlen sejt több millió iont képes mozgatni egy másodperc alatt. Ha sejtjei nem tudják megfelelően szállítani ezeket az ionokat, akkor nem tudják fenntartani a létfontosságú iongradienseket, ami szívbetegség, agyvérzés vagy akár halál kockázatának teszi ki Önt.
Mivel a nátrium/kálium pumpa alapvető fontosságú minden állatban, beleértve az embert is, szinte minden sejt egészsége szempontjából, a Woods Hole-i Tengerbiológiai Laboratórium tudósai éveket töltöttek azzal, hogy tanulmányozzák azokat a molekuláris mechanizmusokat, amelyek révén ez a pumpa nátriumot szállít káliumionok a sejtmembránokon keresztül. A Woods Hole tintahal (Loligo pealeii) óriás idegsejtjét használják mintarendszerként kutatásaik során.
A Nature folyóiratban ezen a héten Miguel Holmgren és kollégái, a Marine Biological Laboratory nyári kutatói (lásd alább az otthoni kapcsolatokat) leírják legújabb eredményeiket arról, hogy ez a mikroszkopikus molekuláris gép, a nátrium/kálium cserélő pumpa hogyan valójában működik. Már eddig is tudták, hogy ez a pumpa, amely egyetlen fehérje molekula, egyszerre három nátriumiont szállít át a sejtmembránon. De most kimutatták, hogy a pumpa fehérje alakjának három különböző változása egyenként, rögzített sorrendben engedi ki a három nátriumiont a pumpából. Ez az új információ segíteni fog a tudósoknak abban, hogy jobban megértsék, hogyan végzik ezek és más alapvető ionszivattyúk azt a döntő munkát, amely minden sejtünket életben tartja.
A Woods Hole tintahal óriás idegsejtje több mint hatvan éve segített a tudósoknak megválaszolni számos alapvető kérdést arról, hogyan keletkeznek elektromos jelek egy idegsejtben, hogyan haladnak az ideg axonja mentén, majd továbbadódnak az idegből. sejtről idegsejtre; hogyan szállítódnak a tápanyagok és más fontos részecskék egy hosszú idegsejt egyik végéből a másikba; és hogy bizonyos sejtek hogyan tartják fenn a szervezet pH-szintjét. A tudósok azért használják a tintahal axonjait, mert szokatlanul nagyok – körülbelül ezerszer szélesebbek, mint az emberi társaik –, ezért tanulmányozás céljából könnyebben manipulálhatók. A tintahalral kapcsolatos alapkutatások létfontosságú információkkal szolgáltak a kutatóknak és a klinikusoknak, amelyek segítettek nekik jobban megérteni az olyan gyengítő emberi betegségeket, mint a szívbetegség, a szélütés, a rák, az Alzheimer-kór és a vesebetegség.
Minden tavasszal több tízezer Woods Hole-i tintahal kezdi meg vándorlását a Cape Cod melletti vizek felé. Úgy érnek a Woods Hole partjaihoz, mint az óramű, mint a fecskék San Juan Capistranóba.
Nem sokkal azután, hogy a Woods Hole partjainál hemzsegnek a tintahalak és halászhajók, a Marine Biological Laboratory Whitman épületének laboratóriumaiban rengeteg neurobiológus nyüzsög, mint például az eheti Nature-újság szerzői. Ezek a tudósok minden évben követik a tintahalat Woods Hole-ba. Minden tavasszal és nyáron érkeznek az MBL-re New Yorkhoz és Bostonhoz, illetve Németországhoz és Argentínához közeli egyetemekről és orvosi egyetemekről. A kutatók éjjel-nappal a laboratóriumban töltik, és a Woods Hole tintahalat használják modellként az alapvető neurobiológiai folyamatok, például az ioncsatornák és a nátriumpumpák működésének megértéséhez.
A Tengerbiológiai Laboratórium egy független tudományos intézmény, amelyet 1888-ban alapítottak, és amely a legmagasabb szintű kreatív kutatást és oktatást végzi a biológiában, beleértve az orvosbiológiai és környezettudományokat is.
Referencia: Holmgren, Miguel, Jonathan Wagg, Francisco Bezanilla, Robert F. Rakowski, Paul De Weer és David C. Gadsby. 2000. Három különböző és egymást követő lépés a nátriumionok Na+/K+ ATPáz általi felszabadításában. Természet. 403: 898-901.
