Зелёные водоросли и цианобактерии, попав в мозг головастиков, давали достаточно кислорода, чтобы нейроны мозга работали в условиях гипоксии.

Исследователи из Мюнхенского университета имени Людвига и Максимилиана рассказывают в журнале iScience, как им удалось с помощью зелёных водорослей и цианобактерий обеспечить кислородом мозг головастиков шпорцевых лягушек. Водоросли и цианобактерии ведут кислородный фотосинтез, то есть они с помощью энергии света синтезируют органические вещества, а в качестве побочного продукта выделяют кислород. Этого кислорода, как оказалось, вполне хватает, чтобы мог работать мозг небольшой амфибии.

Головастик шпорцевой лягушки Xenopus laevis с цианобактериями внутри. (Фото: Suzan Özugur, Hans Straka / Ludwig Maximilian University of Munich)

Несколько лет назад мы писали про похожие эксперименты сотрудников Стэнфордского университета, только они экспериментировали с сердцем крыс. Животным устраивали ишемический сердечный приступ, после чего вводили им в сердце цианобактерии, и, чтобы активировать фотосинтез, освещали сердечную мышцу. Уровень кислорода в сердечной мышце повышался в 25 раз, и сердце начинало лучше работать: оно сильнее билось и прокачивало крови на 30% больше по сравнению с крысами, в чьё сердце бактерий вводили без освещения (то есть у которых не активировали фотосинтез).

С мозгом делали то же самое: как только у головастиков появлялись передние ноги, им в камеры сердца вводили одноклеточные зелёные водоросли рода Хламидомонад и цианобактерий рода Synechocystis. Их вводили не в сердечную мышцу, а именно в камеры сердца, чтобы вместе с кровью они отправились в сосуды мозга (хотя попадали они, очевидно, не только в мозг). Концентрацию кислорода измеряли в желудочках – так называют систему полостей, заполненных спинномозговой жидкостью. Когда мозг освещали, концентрация кислорода в желудочках повышалась. Если головастикам вводили водоросли- или бактерии-мутанты, которые не были способны к фотосинтезу, то уровень кислорода в желудочках оставался одинаковым хоть с освещением, хоть без.

И, что самое главное, бактериально-водорослевого кислорода хватало на то, чтобы нейроны могли работать, даже если кислорода в окружающей воде было мало. Исследователи понижали уровень кислорода вокруг головастиков, и нейроны мозга почти замолкали. Но стоило мозг осветить светом, как нейроны снова начинали работать: они получали кислород от водорослей и бактерий, начинавших фотосинтезировать на свету.

Ткани головастиков шпорцевых лягушек достаточно тонкие и прозрачные, чтобы свет мог проникнуть к мозгу. У других позвоночных такой фокус вряд получится, разве что внедрить источник света под кости черепа. К тому же иммунитет головастиков, видимо, не имел ничего против цианобактерий и водорослей в мозге и в крови (а если там и началась какая-то защитная реакция, то авторы работы её не заметили – это было несущественно для экспериментов). Трудно себе представить, что, например, обезьяний мозг равнодушно отнесётся к начинке из водорослей. В общем, пока что всё это кажется остроумной научной шуткой, и вряд ли медики смогут использовать водоросли или цианобактерии, чтобы защитить мозг от гипоксии. Хотя кто знает…