چگونه چشم انسان تکامل یافته و می‌تواند رنگ‌ها را ببیند؟
مجله علمی ایلیاد - زیست‌شناسان دانشگاه جان هاپکینز، در اقدامی جالب بافت شبکیه انسان را پرورش دادند تا ببینند سلول‌های دخیل در دیدن رنگ‌ها چگونه ایجاد می‌شوند. این تحقیقات که به زودی در مجله سرشناس Science منتشر می‌شود، مبنایی را برای ارئه‌ی روش‌های درمانی جهت درمان بیماری‌های چشم از قبیل کور رنگی ارائه می‌دهد. با بهره‌گیری از این تحقیقات، محققان می‌توانند رشد انسان را در سطح سلولی هم مورد مطالعه قرار دهند.
«رابرت جانستون» زیست‌شناس رشدی در دانشگاه جان هاپکینز، اظهار کرد: «هر چیزی که بررسی می‌کنیم، مانند چشم در حالِ رشد طبیعی است. ما سیستم الگویی در اختیار داریم که می‌توانیم بدون مطالعه مستقیم انسان، آن‌را دست‌کاری کنیم.»
آزمایشگاه جانستون این مساله را بررسی می‌کند که سرنوشت سلول چگونه تعیین می‌شود؛ چه اتفاقی درون رحم روی می‌دهد که سلولِ در حال رشد به نوع خاصی از سلول تبدیل می‌شود؟ این جنبه از زیست‌شناسی انسان جنبه‌های ناشناخته زیادی را به همراه دارد. جانستون و همکارانش بر روی سلول‌هایی تمرکز کردند که به افراد اجازه می‌دهد رنگ‌های آبی، قرمز و سبز را ببینند؛ سه گیرنده‌ی نوری مخروطی در چشم انسان این کار را انجام می‌دهد. اگرچه قسمت عمده‌ی تحقیقات بینایی بر روی موش‌ها و ماهی‌ها انجام شده است، اما هیچ کدام از این گونه‌ها از توانایی دیداری رنگی انسان‌ها برخوردار نیستند. گروه محققانِ آقای جانستون با بهره‌گیری از سلول‌های بنیادی، چشمی را ساختند که دقیقاً به آن نیاز داشتند.
«کیارا الدراد» دانشجوی زیست‌شناسی در دانشگاه جان هاپکینز، بیان کرد: «قدرت بینایی سه رنگی، ما را از بسیاری پستانداران دیگر متمایز می‌کند. ما در تحقیقات خود در تلاش هستیم دریابیم این سلول‌ها چه مسیرهایی را در پیش می‌گیرند تا این قدرت بینایی ویژه را برای‌مان به ارمغان بیاورند.»
در طول چند ماه که سلول‌ها در آزمایشگاه رشد کرده و به شبیکه‌های کامل تبدیل می‌شوند، محققان در ابتدا سلول‌های شناسایی رنگ آبی را پیدا کردند و پس از آن نوبت به یافتن سلول‌های دخیل در بُروز رنگ‌های قرمز و سبز رسید. در هر دو مورد، محققان دریافتند که کلید تغییر مولکولی در برهم‌کنش هورمون تیروئید خلاصه می‌شود. مهم‌تر اینکه، میزان این هورمون تحت کنترل غده‌ی تیروئید نبود که البته در ظرف کشت وجود نداشت؛ بلکه چشم به‌طور کامل کنترل آن هورمون را بر عهده داشت. با فهمیدنِ چگونگی تنظیم مقدار هورمون تیروئید و نقش آن در تبدیل سلول‌ها به رنگ‌های آبی، قرمز یا سبز، محققان توانستند نتیجه را دست‌کاری کنند. آنان شبکیه‌هایی را ایجاد کردند که اگر بخشی از چشم انسان بودند، فقط رنگ آبی را می‌دیدند؛ بعضی از شبکیه‌ها هم فقط قابلیت دیدن رنگ‌های قرمز و سبز را داشتند.
کیارا الدراد، خاطر نشان کرد: «اگر به این سوال پاسخ دهیم که چه عاملی سلول را به سرنوشت غایی آن هدایت می‌کند، به احیای قدرت بینایی رنگی افرادی که گیرنده‌های نوری‌شان دچار آسیب شده است، خیلی نزدیک خواهیم شد. این سوال واقعاً از جنبه‌های مختلف بسیار زیباست؛ چه عاملی این امکان را به ما می‌دهد تا رنگ‌ها را ببینیم؟»
این تحقیقات هنوز در مراحل ابتدایی خود قرار دارد. محققان ابراز امیدواری کردند که در آینده‌ای نه چندان دور، قصد دارند از شیوه‌های نوینی، مثل ماکولا برای بررسی بیشتر قدرت بینایی رنگی انسان و ساز و کارهای دخیل در ایجاد سایر بخش‌های شبکیه استفاده کنند. چون اضمحلال ماکولای چشم یکی از دلایل اصلی کوری در افراد است، فهمیدن چگونگی پرورش ماکولای جدید می‌تواند به درمان‌های بالینی مهمی ختم گردد. در همین راستا، محققان اعلام کرده‌اند که می‌توانند از ارگانوئیدها یا اندام‌واره‌ها برای پرورش چشم بهره ببرند.
اندام واره‌ها نسخه‌ی مینیاتوری و ساده شده از یک اندام انسانی است که به صورت سه‌بُعدی در آزمایشگاه تولید می‌شود و آرایه‌ی آناتومی واقعی را نشان می‌دهد. این اندام‌واره‌ها از یک یا چند سلول نشات می‌گیرند که می‌توانند در محیط‌های کشت به صورت سه‌بُعدی خودشان را سازمان دهند. مشکل اساسی دانشمندان در ساختن اندام‌ها، قرار دادن انواع بسیار متفاوتی از سلول‌های تشکیل دهنده‌ی بافت اندام معین در موقعیت درست نسبت به هم است؛ به طوری که سلول‌های درست با یکدیگر در تماس باشند. دلیل اینکه نمی‌توان در حال حاضر بافت‌های بزرگ‌تر و با ضخامت بیشتر در آزمایشگاه ساخت، این است که سلول‌های درونی این اندام‌واره‌ها برای رشد به اکسیژن و مواد مغذی به‌دست آمده از رگ‌های خونی نیاز دارند.
نوشته: Johns Hopkins University
ترجمه: منصور نقی‌لو - مجله علمی ایلیاد
ترجمه: منصور نقی‌لو - مجله علمی ایلیاد
منبع: sciencedaily.com