Zink 'vuurwerk' over menselijk ei. (Noordwestelijke Universiteit) Nieuw leven komt letterlijk tot leven, althans onder fluorescentiemicroscopie. Op dat moment dat sperma het ei raakt, ontbranden miljarden zinkatomen over hun nu samengevoegde oppervlakken.
Dit spectaculaire maar minuscule fenomeen werd voor het eerst waargenomen bij menselijke bemesting in 2016.
'Het was opmerkelijk', zei medisch onderzoeker Teresa Woodruff van de Northwestern University,destijds. 'We hebben zojuist de zinkvonk ontdekt'vijf jaar geleden in de muis, en het was adembenemend om te zien hoe het zink in een uitbarsting uit elk menselijk ei straalde.' (Woodruff is nu aan de Michigan State University.)
Nu hebben onderzoekers ontdekt dat deze chemie van conceptie een behouden kenmerk kan zijn van bevruchting bij gewervelde dieren of dieren met ruggengraat.
De dramatische flits van bevruchting in menselijke eieren. (Noordwestelijke Universiteit)
Evenals bij mensen en muizen ( muis spier ), is dit zinkvuurwerk waargenomen in bevruchte makaak en koe ( Bos Stier ) eieren. En een nieuwe studie was net getuige van deze zinkexplosie in de Afrikaanse klauwkikker ( Xenopus laevis ), wat betekent dat het fenomeen minstens zo oud is als toen kikkers en voorouders van zoogdieren uit elkaar gingen, ongeveer 300 miljoen jaar geleden.
Terwijl het zink explodeert over een onderzocht ei, bindt het zich aan moleculaire labels in een reactie die ervoor zorgt dat ze fluoresceren in een laaiende lichtflits onder een fluorescentiemicroscoop (zoals hierboven te zien is).
De noordwestelijke biochemicus John Seeler en collega's kozen ervoor om naar deze biochemische vonken in de Afrikaanse klauwkikker te kijken vanwege hun grootte en overvloed.
'De diameter van' Xenopus eieren is 15 keer die van muizeneieren, waardoor een meer diepgaande studie van de dynamiek van de zinkefflux mogelijk is,' het team schreven in hun krant .
Een kikkerdril. (Bryan Garnett Fotografie/Moment/Getty Images)
Met behulp van krachtige beeldvormingstechnologie zoals röntgenfluorescentiemicroscopie en elektronenmicroscopie, kon het interdisciplinaire team zien hoe de eieren zink opsloegen in microscopische opbergvakken langs het oppervlak. Ze hebben gemeten dat deze opslagblaasjes 10 keer zoveel zink bevatten als in de rest van het ei - klaar om te exploderen als reactie op bevruchting.
De onderzoekers ontdekten ook een enorme afgifte van mangaan naast het zink in de kikkereieren, die bij geen van de andere dieren is waargenomen. Ze hopen nu het mangaangehalte bij muizen te controleren.
'We beschouwen genen vaak als belangrijke regulerende factoren, maar ons werk heeft aangetoond dat atomen zoals zink en mangaan cruciaal zijn voor de eerste stappen in ontwikkeling na bevruchting' gezegd Woodruff over de nieuwe studie.
Gedetailleerde explosie van zinkvonken bij bevruchting in een menselijk ei. (Noordwestelijke Universiteit)
Onderzoek bij muizen wijst uit dat het fluctuerende zink verschillende doelen dient. Zijn heksen de celcyclus in het ei van meiotisch - met celdeling die resulteert in geslachtscellen met slechts een halve set chromosomen - tot mitotisch - dat cellen produceert met een volledige set chromosomen. Hierdoor kan het ei zich ontwikkelen tot een embryo.
Het zink creëert ook een fysiologische blokkade om ander sperma te stoppen van het lidmaatschap van de partij. Hetzelfde lijkt te gelden voor het mangaan, aangezien Seeler en het team aantoonden dat beide elementen de bevruchting remmen wanneer ze zich in de buurt van het ei bevinden.
De grootte van de zinkvonken ook: onthult de kwaliteit van het resulterende embryo , een ongelooflijk nuttige indicator voor in-vitrofertilisatie (IVF).
'Dit werk kan ons helpen inzicht te krijgen in het samenspel van de zinkstatus in de voeding en de menselijke vruchtbaarheid,' gezegd Moleculair bioloog Thomas O'Halloran van de Michigan State University. '[Het ondersteunt] een opkomend beeld dat overgangsmetalen door cellen worden gebruikt om enkele van de vroegste beslissingen in het leven van een organisme te reguleren.'
Hun onderzoek is gepubliceerd in Natuurchemie .