讓光合作用藻類為蝌蚪大腦供氧

　　青蛙在水里和陸地上過著“雙城”生活，它們一生中會使用很多呼吸技巧——借助鰓、肺和皮膚。

　　現在，德國科學家已經開發出另一種方法，通過將藻類引入蝌蚪的血液為其提供氧氣，從而幫助蝌蚪“呼吸”。10月13日，發表在《交叉科學》上的這種方法，能提供足夠氧氣有效地拯救缺氧蝌蚪大腦中的神經元。

　　論文通訊作者、慕尼黑大學的Hans Straka說：“藻類實際上產生了大量氧氣，可以讓神經細胞恢復生命。對許多人來說，這聽起來像科幻小說，但這只是生物學方案和生物學原則正確結合的結果。”

　　Straka當時正在研究非洲爪蛙蝌蚪大腦的氧氣消耗情況，一次與植物學家的午餐談話激發了他將植物生理學與神經科學結合起來的想法：利用光合作用的力量為神經細胞提供氧氣。

　　這個想法似乎并不牽強。在自然界中，海藻和諧地生活在海綿、珊瑚和海葵中，為它們提供氧氣甚至營養物。為什么像青蛙這樣的脊椎動物沒有這種“幫手”呢?

　　為了探索相關可能性，研究小組將綠藻（衣藻屬）或藍藻細菌（聚囊藻）注入蝌蚪的心臟。隨著心跳，藻類緩慢地穿過血管，最終到達大腦，將半透明的蝌蚪變成了明亮的綠色。照射在這些蝌蚪身上的光線促使這兩種藻類向附近的細胞泵出氧氣。

　　在使藻類分布到大腦后，研究人員將蝌蚪的頭部分離出來，放入一個含有必要營養物質的“氧氣泡泡浴”中，這些營養物質能保存細胞功能，從而使研究小組監測頭部神經活動和氧氣水平。

　　當研究人員消耗掉“泡泡浴”中的氧氣時，蝌蚪頭部的神經停止活動并陷入沉寂。然而，用光照射該頭部后，在15到20分鐘內，神經活動重新啟動，這比在沒有海藻的情況下補充氧氣要快兩倍。恢復的神經也表現得和缺氧前一樣好，甚至更好，這表明研究人員的方法是快速和有效的。

　　“我們成功地證明了這種方法十分可靠和強大。”Straka說，“當然，這并不意味著你最終可以應用它，但這是啟動其他研究的第一步。”

　　雖然研究人員認為，該發現可能會在某一天為中風或缺氧環境（如水下和高海拔）引發的疾病帶來新療法，但藻類還遠沒有準備好進入人體血液循環。研究小組計劃觀察注入的藻類能否在蝌蚪體內存活，并在不引起宿主有害免疫反應的情況下繼續生產氧氣。

　　Straka還表示，該研究將對其他研究分離組織或類器官的實驗室有幫助。引入產氧藻類可以讓這些組織茁壯成長，并提高它們的存活率，潛在地減少對活體動物的需求。

　　“你必須有新想法去探索，這也是推動科學發展的方式之一。”Straka說，“如果你思想開放、思考仔細，突然之間，你就能從一個想法中看到所有的可能性。”

　　相關論文信息： https://www.cell.com/iscience/fulltext/S2589-0042(21)01126-3