Czesi jako pierwsi obserwowali podział komórek jęczmienia na żywo. Trwało to 80 minut

Naukowiec Kateřina Kaduchová przy mikroskopie podczas analizy próbek roślin.

Naukowcy z Ołomunieckiego Centrum Strukturalnej i Funkcjonalnej Genomiki Roślin ÚEB jako pierwsi na świecie zaobserwowali pod mikroskopem w czasie rzeczywistym podział komórkowy jęczmienia, dzięki czemu będą mogli dowiedzieć się, jak ta roślina uprawna reaguje na różne bodźce stresowe. Dotąd możliwe było badanie pod mikroskopem jedynie próbek tkanek nieożywionych – mówi aktualny komunikat prasowy.  

Według Aleša Pečinki, kierownika grupy badawczej wspomnianego ośrodka, odkrycie przynosi wiele nowych, ważnych spostrzeżeń. 

„Możemy teraz na przykład mierzyć niektóre procesy podczas mnożenia komórek. Dowiedzieliśmy się, że podział komórek w jęczmieniu trwa około 80 minut. Do tej pory nikt tego nie wiedział. Wiemy też, gdzie znajduje się konkretna komórka, w jakim położeniu się znajduje względem otaczających ją komórek, możemy też obserwować ich wzajemne interakcje”, opisał. 

Kolorowe białka pomogły to „zobaczyć” 

Dlaczego właśnie jęczmień? Eksperci wybrali ją jako roślinę modelową, ponieważ jest to klasyczna czeska roślina uprawna; zaletą są również jego duże chromosomy. Aby mogli obserwować proces podziału, badacze musieli zmodyfikować rośliny tak, aby niektóre części ich jąder komórkowych świeciły pod mikroskopem. 

„Z pomocą metod inżynierii genetycznej przyczepiliśmy do wybranych struktur komórkowych białko, które świeci na zielono, czerwono, niebiesko lub żółto. W ten sposób w komórce oznaczyliśmy chromosomy, jąderka i mikrotubule”, wyjaśnia Kateřina Kaduchová z Instytutu Botaniki Doświadczalnej Akademii Nauk Republiki Czeskiej. 

Badania trwały cztery lata i według zaangażowanych naukowców były wymagające. „Z młodych, kiełkujących, dwudniowych roślin jęczmienia skupiliśmy się na rosnących korzeniach, w których najczęściej zachodzi podział komórek. Dużym wyzwaniem była mikroskopia i uchwycenie całego procesu podziału, ponieważ korzenie jęczmienia rosną szybko i bardzo trudno jest skierować ostrość mikroskopu na głębsze warstwy komórek” – dodała Kaduchová. 

Powiększyć komórkę 630 razy 

Ołomunieccy naukowcy opracowali własny system kierowania wzrostem korzeni pod mikroskopem. Podczas badań wykorzystano tzw. mikroskop konfokalny, który był w stanie powiększyć komórkę 630 razy. 

Na zdjęciu, które powiększono 630×, są przedstawione okrągłe, niebiesko-żółte jądra komórkowe w żywych korzeniach jęczmienia. 

W środku obrazu uchwycono podział chromosomów. 

Według Kaduchovej dużo czasu zajęło samo przygotowanie całego eksperymentu, ponieważ podział komórek jest szybki i nie zachodzi w tym samym czasie. „Próbowaliśmy sfotografować kilka etapów podziału komórek i musieliśmy powtórzyć pomiary. Spędziłam więc setki godzin przy mikroskopie”, wspomina. 

Zdaniem Pečinki badanie przesuwa granice wiedzy i otwiera nowe możliwości badawcze z użyciem jęczmienia. „Wiadomo, że chromosomy skracają się w środkowej fazie podziału komórki. Teraz wiemy, że skracanie kontynuuje aż do ostatniego etapu podziału komórki, kiedy chromosomy zostają otoczone błoną jądrową, a proces tworzenia komórek potomnych kończy się utworzeniem ściany komórkowej” – powiedział. 

W ten sposób czescy badacze stworzyli platformę do badania wpływu różnych warunków wzrostu na podział komórek jęczmienia, która jest obecnie dostępna dla społeczności naukowej na całym świecie. 

„W przyszłości naukowcy będą mogli dzięki temu narzędziu ocenić wpływ różnych warunków na wzrost zbóż, co jest kluczowe w czasach, gdy musimy radzić sobie z wpływem zmian klimatycznych na wzrost i plonowanie roślin uprawnych, a także jako zapewnienie wystarczającej ilości żywności dla rosnącej populacji świata”, zauważył szef ołomunieckiego biura ÚEB ANRCz Jan Bartoš. 

Naukowcy będą kontynuować swoje badania – mają zamiar m.in. dowiedzieć się, jak zachowuje się błona jądrowa podczas podziału komórki lub jaki wpływ na mnożenie się komórek będą miały różne czynniki stresowe i obce substancje. 

O odkryciu krajowych ekspertów donosi także magazyn naukowy The Plant Journal.