Έχετε δημιουργική σκέψη; Σας αρέσει να μοιράζεστε τις γνώσεις σας και να διευρύνετε τους ορίζοντές σας; Αν ναι, τότε το People & Ideas είναι για σας. Μπορείτε απλώς να γίνετε αναγνώστης του ή να κάνετε ένα παραπάνω βήμα: να γίνετε επιμελητής περιεχομένου ή δημιουργός περιεχομένου. Έτσι παρακολουθείτε, δημιουργείτε, βιώνετε και μεταδίδετε την μάθηση αεί διδασκόμενοι προς όφελος όλων.

Το πέταγμα του Lévy, η ανοσολογία και το κυνήγι των θηρευτών

Σήμερα είναι μέρα για επιστήμη και για μια πρωτότυπη ιστορία στην ανοσολογία! Μια χρυσή ευκαιρία να δείτε στην πραγματικότητα ορισμένα λεμφοκύτταρα -κύτταρα δηλαδή του ανοσοποιητικού μας συστήματος- και να ονειρευτείτε πάνω στην μέχρι τώρα αναπάντητη ερώτηση: “πώς αυτά τα κύτταρα κινούνται και βρίσκουν τον στόχο τους ώστε να εξολοθρεύσουν τα παθογόνα στα σημεία φλεγμονής;»

Το πειραματικό μοντέλο που ακολουθούμε και παρουσιάζεται στο τεύχος Μαϊου του Νature είναι από ποντικούς μολυσμένους με τοξόπλασμα. Επικεντρώνεται στα Τ κύτταρα του εγκεφάλου των συγκεκριμένων τρωκτικών καθώς τα κύτταρα αυτά εμπλέκονται στην αναζήτηση και καταστροφή του παράσιτου toxoplasma gondii. Να σημειώσουμε ότι το 1/3 του παγκόσμιου πληθυσμού είναι μολυσμένο με αυτό το παράσιτο το οποίο και μένει συνήθως αδρανές: θα έχετε ακούσει για τους κινδύνους που ελλοχεύουν για το έμβρυο στις περιπτώσεις επιμόλυνσης εγκύων η ακόμα και του ίδιου του ανθρώπου σε καταστάσεις ανοσο-καταστολής όπως στην περίπτωση επιμόλυνσης με AIDS ή κατά την μεταμόσχευση. Τότε ενεργοποιείται το παράσιτο και οδηγεί σε φλεγμονή του εγκεφάλου ακόμα και στον θάνατο και παλιότερη έρευνα έδειξε ότι ένας συγκεκριμένος υποπληθυσμός των Τ λεμφοκυττάρων είναι σημαντικός ρυθμιστής για την αποφυγή εκδήλωσης της ασθενείας.

Στο παρακάτω βίντεο θα δείτε λοιπόν τα Τ κύτταρα του ποντικού (με πράσινο χρώμα) να κινούνται με μεγάλες ή πιο σύντομες ριπές σε εναλλαγή με παύσεις προς αναζήτηση των ενδοκυτταρικών παρασίτων (με κόκκινο χρώμα). Ο τρόπος που το κάνουν έχει ενδιαφέρον γιατί αντί να είναι ευθύγραμμος αποδεικνύεται όμοιος με τις κυνηγετικές συμπεριφορές θηρευτών όπως αυτές των χιμπατζήδων, των καρχαριών, του γαλαζοπτέρυγου τόνου ή ακόμα των μελισσών στην αναζήτηση τροφής. Λογικό αν σκεφτεί κανείς ότι τα παράσιτα έχουν εξελιχθεί ώστε να αποφεύγουν την ανίχνευση και έτσι αναπτύσσεται ένα παιχνίδι στόχου-κίνησης-εύρεσης. Το παιχνίδι αυτό έχει όνομα και λέγεται “το πέταγμα του Lévy” (Lévy’s flight)

Μόλις είδατε μια νέα τεχνική (την multi-photon imaging, που επιτρέπει τη μικροσκοπία ζωντανών ιστών σε τρεις διαστάσεις και σε πραγματικό χρόνο). Η μέχρι τώρα επεξήγηση του θέματος περιορίζετο στην χημική διάστασή του όπου η κίνηση των Τ κυττάρων ελέγχεται από την παρουσία και τη συγκέντρωση των μορίων-χημοκινών που εκκρίνονται από τα κύτταρα όταν μολύνονται από το παράσιτο. Στην περίπτωσή μας, μιά παίζει ιδιαίτερο ρόλο: είναι η CXCL10. Απουσία της σημαίνει λιγότερα Τ κύτταρα στην περιοχή και περισσότερα παράσιτα που ζουν και να ευδοκιμούν. Η παρουσία της αντίθετα, σημαίνει καταστολή του πληθυσμού του παθογόνου τοξοπλάσματος στον εγκέφαλο των μολυσμένων ποντικών.

Δεν θα μπούμε σε λεπτομέρειες σχετικά με την σημασία της μελέτης αυτής για πολλές καταστάσεις όπως είναι ο καρκίνος, η αρθρίτιδα και το HIV/ AIDS, ή για το πώς η συγκέντρωση της CXCL10 επηρεάζει την ταχύτητα κίνησης των Τ κυττάρων.

Να πούμε δυο λόγια για το πέταγμα αυτό που ορίζεται και μαθηματικά (η ονομασία του συνδέεται με τον Γάλλο μαθηματικό Paul Pierre Lévy). Σχετίζεται με τα μαθηματικά της θεωρίας του χάους και χρησιμοποιείται στον στοχαστικό υπολογισμό και στην παρομοίωση τυχαίων και ψευδο-τυχαίων φυσικών φαινομένων. Παραδείγματα είναι η ανάλυση δεδομένων που αφορούν σεισμούς, χρηματιστικά μαθηματικά, την κρυπτογραφία αλλά και πολλές εφαρμογές στην αστρονομία, στη βιολογία και στη φυσική.

Στη βιολογία και στην περίπτωση των καρχαριών και άλλων θαλάσσιων θηρευτών το πέταγμα του Lévy εμφανίζεται όταν τα ζώα αντιμετωπίζουν σπάνια τροφή και χρειάζεται να αναπτύξουν μια πιο αποτελεσματική συμπεριφορά. Τότε αποβάλλουν την λεγόμενη κίνηση του Brown, μια απόλυτα τυχαία περιστροφική κίνηση όπως αυτή των μορίων ενός αερίου και υιοθετούν το πέταγαμα που περιγράψαμε: ένα μείγμα από σύντομες τυχαίες κινήσεις, μακρές διαδρομές και παύσεις όπου κάθε βήμα ορίζεται στατιστικά σε σχέση με το μήκος του βήματος και όχι την κατεύθυνση η οποία είναι τυχαία.

Για σκεφτείτε τώρα τι κάνετε όταν ψάχνετε τα κλειδιά σας στο σπίτι;

Πηγή: Χ

Σχολιάστε το άρθρο

Αφήστε ένα σχόλιο

Σας άρεσε το άρθρο; Πείτε μας τη γνώμη σας.