در درون بدن ما در هر لحظه، سلول های تحرک پیچیده ای از اتم‌ها و مولکول‌ها را تنظیم می کنند که از انرژی برای ایجاد، توزیع و استقرار موادی استفاده می کند که حیات ما به آنها وابسته است و همه جانوران این تحرک متابولیسم را انجام می دهند، اما اخیرا معلوم شده که هیچ یک از آنها این کار را کاملاً یکسان انجام نمی دهند.
در تحقیق جدیدی محققان اتم‌های کربن خاص موجود در اسیدهای آمینه را برای کشف اثر متمایز از متابولیسم گونه‌های مختلف تجزیه و تحلیل کردند. این اثر نشان می دهد که چگونه موجودات مختلف نیازهای بقا، رشد و تولیدمثل را برآورده کرده و راه کاملا جدیدی برای درک متابولیسم با جزئیات بی‌سابقه ارائه می دهند.
جیمز کارتر (James Carter) پژوهشگر این مطالعات از دانشگاه گریفیث می گوید: ما روش جدیدی را برای مطالعه متابولیسم ایجاد کرده ایم که جزییات بیشتری از فرآیندهای شیمیایی درون بدن که شما را زنده نگه می دارد و عملکردتان را حفظ می کند را نشان می دهد. تکنیک جدید ما به ایزوتوپ‌های درون اسیدهای آمینه نگاه می کند تا دریابد متابولیسم چگونه عمل می کند.
کارتر می افزاید: ایزوتوپ ها نسخه هایی از یک عنصر شیمیایی با جرم های متفاوت هستند. به عنوان مثال، رایج ترین نوع کربن کربن- ۱۲ است، اما ایزوتوپی به نام کربن- ۱۳ نیز وجود دارد که کمی سنگین تر است. ما می توانیم نسبت ایزوتوپ های سنگین به سبک را در مولکول های بیولوژیکی مانند پروتئین ها اندازه گیری کنیم تا در مورد ارگانیسمی که آنها را تولید کرده است بدانیم.
به طور سنتی، دانشمندان نسبت کلی ایزوتوپ کل پروتئین را تجزیه و تحلیل می کردند. این امر می تواند برخی از اطلاعات به ویژه در مورد انواع چیزهایی که یک حیوان می خورد را نشان دهد، اما مانند میانگین گرفتن یک تصویر پیچیده تلویزیونی در یک پیکسل نور است چراکه شما تمام اطلاعات دقیق را از دست می دهید.
اخیراً، دانشمندان توانسته اند ایزوتوپ‌ها را در هر یک از ۲۰ اسید آمینه مجزا که پروتئین‌ها را می سازند، اندازه گیری کنند. روش جدید با اندازه گیری ایزوتوپ‌ها در یک اتم کربن خاص روی هر اسید آمینه، حتی فراتر می رود و جزئیات شگفت انگیزی به ما می دهد.
برایان فرای (Brian Fry) استاد دانشگاه گریفیث و یکی دیگر از محققان می گوید: ما از یک ماده شیمیایی به نام نین هیدرین برای جدا کردن و جداسازی اتم کربن مورد نظر از هر اسید آمینه استفاده کردیم. سپس این اتم‌های کربن را از یک بخش بسیار فعال متابولیک اسید آمینه به نام گروه کربوکسیل از طریق دستگاهی به نام طیف سنج جرمی فرستادیم تا اثر ایزوتوپی آنها را بخواند.
فرای توضیح داد: در آخرین مطالعات، ما طیف وسیع تری از حیوانات از جمله صدف، گوش ماهی، میگو، ماهی مرکب و ماهی را آزمایش کردیم. ما دریافتیم که الگوهای ایزوتوپ‌های موجود در اسیدهای آمینه را می توان به بیوشیمی میتوکندری، ردیابی کرد.
فرای گفت: ما چهار مرحله متمایز از متابولیسم را شناسایی کردیم که شامل ایجاد چربی، از بین بردن چربی، ایجاد پروتئین و از بین بردن پروتئین می شود. حیوانات این مراحل را به روش های متمایز ترکیب می کنند تا رشد و تولید مثل را انجام دهند. به عنوان مثال، پستانداران بالغ از چربی ها به عنوان انباری برای تنظیم دمای خود استفاده می کنند، در حالی که میگوهای بالغ پروتئین های خود را برای ساختن چربی های مورد نیاز خود برای تولید مثل انسان خوار می کنند.
فرای در پایان افزود: ما همچنین متوجه شدیم که انسان‌هایی که مورد مطالعه قرار گرفتیم متابولیسم بسیار متعادل و ثابتی از خود نشان دادند که با توجه به رژیم‌های غذایی به طور کلی پایدار و مغذی ما، شاید تعجب‌آور نباشد. جالب اینجاست که این کاملاً شبیه چیزی بود که در یک نمونه صدف پیدا کردیم.
شرح کامل این مطالعه در مجله Science Advances منتشر شده است.
