Зелені водорості і ціанобактерії, потрапивши в мозок пуголовок, давали достатньо кисню, щоб нейрони мозку працювали в умовах гіпоксії.
Дослідники з Мюнхенського університету імені Людвіга і Максиміліана розповідають у журналі iScience, як їм вдалося за допомогою зелених водоростей і ціанобактерій забезпечити киснем мозок пуголовків шпорцевих жаб. Водорості та ціанобактерії ведуть кисневий фотосинтез, тобто вони за допомогою енергії світла синтезують органічні речовини, а в якості побічного продукту виділяють кисень. Цього кисню, як виявилося, цілком вистачає, щоб міг працювати мозок невеликої амфібії.
Кілька років тому ми писали про схожі експерименти співробітників Стенфордського університету, тільки вони експериментували з серцем щурів. Тваринам влаштовували ішемічний серцевий напад, після чого вводили їм у серце ціанобактерії, і, щоб активувати фотосинтез, освітлювали серцевий м'яз. Рівень кисню в серцевому м'язі підвищувався в 25 разів, і серце починало краще працювати: воно сильніше билося і прокачувало крові на 30% більше порівняно з щурами, в чиє серце бактерій вводили без освітлення (тобто у яких не активували фотосинтез).
З мозком робили те ж саме: як тільки у пуголовків з'являлися передні ноги, їм в камери серця вводили одноклітинні зелені водорості роду Хламідомонад і ціанобактерій роду Synechocystis. Їх вводили не в серцевий м'яз, а саме в камери серця, щоб разом з кров'ю вони вирушили в судини мозку (хоча потрапляли вони, очевидно, не тільки в мозок). Концентрацію кисню вимірювали в шлуночках - так називають систему порожнин, заповнених спинномозковою рідиною. Коли мозок освітлювали, концентрація кисню в шлуночках підвищувалася. Якщо пуголовкам вводили водорості або бактерії-мутанти, які не були здатні до фотосинтезу, то рівень кисню в шлуночках залишався однаковим хоч з освітленням, хоч без.
І, що найголовніше, бактеріально-водоростяного кисню вистачало на те, щоб нейрони могли працювати, навіть якщо кисню в навколишній воді було мало. Дослідники знижували рівень кисню навколо пуголовків, і нейрони мозку майже замовкли. Але варто було мозок висвітлити світлом, як нейрони знову починали працювати: вони отримували кисень від водоростей і бактерій, що починали фотосинтезувати на світлі.
Тканини пуголовків шпорцевих жаб досить тонкі і прозорі, щоб світло могло проникнути до мозку. У інших хребетних такий фокус навряд вийде, хіба що впровадити джерело світла під кістки черепа. До того ж імунітет пуголовків, мабуть, не мав нічого проти ціанобактерій і водоростей в мозку і в крові (а якщо там і почалася якась захисна реакція, то автори роботи її не помітили - це було несуттєво для експериментів). Важко собі уявити, що, наприклад, мавпячий мозок байдужо поставиться до начинки з водоростей. Загалом, поки що все це здається дотепним науковим жартом, і навряд чи медики зможуть використовувати водорості або ціанобактерії, щоб захистити мозок від гіпоксії. Хоча хто знає...