Οι επιστήμονες μέτρησαν τη μάζα του ανθρώπινου χρωμοσώματος για πρώτη φορά

Για πρώτη φορά, οι επιστήμονες μπόρεσαν να μετρήσουν με ακρίβεια τη μάζα του ανθρώπινου χρωμοσώματος. Χρησιμοποιώντας μια ισχυρή πηγή ακτίνων Χ στο εργαστήριο Diamond Light Source του Ηνωμένου Βασιλείου, οι φυσικοί μπόρεσαν να προσδιορίσουν τις μεμονωμένες μάζες και των 46 χρωμοσωμάτων στα ανθρώπινα κύτταρα. Οι μάζες βρέθηκαν να είναι σημαντικά υψηλότερες από το αναμενόμενο – περίπου 20 φορές υψηλότερες από το DNA που περιέχεται σε αυτό – πιθανώς αντικατοπτρίζουν την πρόσθετη μάζα άλλων άγνωστων στοιχείων μέσα στα χρωμοσώματα που δεν έχουμε ακόμη ανακαλύψει, προτείνουν οι ερευνητές.

“Η μάζα του DNA που γνωρίζουμε από το Human Genome Project, αλλά είναι η πρώτη φορά που καταφέραμε να μετρήσουμε με ακρίβεια τις μάζες των χρωμοσωμάτων που περιλαμβάνουν αυτό το DNA”, δήλωσε ο βιοφυσικός Ian Robinson του University College London. “Η μέτρησή μας υποδηλώνει ότι τα 46 χρωμοσώματα σε κάθε ένα από τα κύτταρα μας ζυγίζουν 242 πικογράμματα (τρισεκατομμύρια του γραμμαρίου). Αυτό είναι βαρύτερο από ό, τι θα περίμενε κανείς και, εάν αντιγραφεί, δείχνει την ανεξήγητη περίσσεια μάζας στα χρωμοσώματα”

Τα χρωμοσώματα είναι μικρά πακέτα DNA που μοιάζουν με νήματα που μπορούν να βρεθούν στους κυτταρικούς πυρήνες των ζωντανών οργανισμών. Κάθε χρωμόσωμα περιέχει ένα μόριο DNA, το οποίο με τη σειρά του περιέχει τις γενετικές οδηγίες για την ανάπτυξη και τη ζωή αυτού του οργανισμού. Οι άνθρωποι έχουν 23 ζεύγη χρωμοσωμάτων, που αντιπροσωπεύουν 22 ζεύγη αριθμημένων χρωμοσωμάτων ( αυτόσωμα ) και ένα ζευγάρι χρωμοσωμάτων φύλου. Τα χρωμοσώματα διατηρούν το DNA από το να ξετυλίγεται, βοηθώντας στη διατήρηση της δομής του κατά τη διαδικασία αναπαραγωγής των κυττάρων.

Τα χρωμοσώματα ανακαλύφθηκαν για πρώτη φορά τον 19ο αιώνα και από τότε οι επιστήμονες έχουν μάθει πολλά για το ρόλο τους στη διατήρηση των ζωντανών οργανισμών σε λειτουργία. Υπάρχουν, ωστόσο, πολλά που ακόμα δεν καταλαβαίνουμε. Σε αυτήν την περίπτωση, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν μια τεχνική που ονομάζεται σκληρή ακτινογραφία ptychography για να ερευνήσουν μέσα τους.

Αυτό περιλαμβάνει τη χρήση ενός τύπου επιταχυντή σωματιδίων που ονομάζεται synchrotron για την παραγωγή μιας ισχυρής δέσμης ακτίνων Χ. Όταν αυτές οι ακτίνες Χ διέρχονται από τα χρωμοσώματα, η περίθλασή τους δημιουργεί ένα μοτίβο παρεμβολών που οι επιστήμονες μπορούν να χρησιμοποιήσουν για να δημιουργήσουν μια υψηλής ανάλυσης τρισδιάστατη ανακατασκευή αυτού του χρωμοσώματος.

Οι ερευνητές απεικόνισαν ανθρώπινα λευκά αιμοσφαίρια σε μεταφάση (μια φάση στον κυτταρικό κύκλο στον οποίο συμπυκνώνονται τα χρωμοσώματα) και λίγο πριν από την κυτταρική διαίρεση, όταν τα 46 χρωμοσώματα μέσα σε κάθε κύτταρο έχουν συσκευάσει σφιχτά το DNA μέσα. Χρησιμοποιώντας αυτήν την τεχνική, οι ερευνητές μπόρεσαν να προσδιορίσουν τον αριθμό των ηλεκτρονίων ή την πυκνότητα των ηλεκτρονίων στο χρωμόσωμα. Η μάζα των ηλεκτρονίων είναι πολύ γνωστή. Στην πραγματικότητα, η υπόλοιπη μάζα ηλεκτρονίων είναι μία από τις θεμελιώδεις φυσικές σταθερές. Έτσι, η ερευνητική ομάδα μπόρεσε να το χρησιμοποιήσει για να υπολογίσει τη μάζα του χρωμοσώματος. Δεν είναι απολύτως σαφές τι θα μπορούσε να αντιπροσωπεύει την απροσδόκητη μάζα που βρήκαν οι ερευνητές, αλλά οι γνώσεις εδώ θα μπορούσαν να έχουν αμέτρητα οφέλη για την επιστήμη, βοηθώντας μας να κατανοήσουμε καλύτερα τον τρόπο λειτουργίας του σώματός μας και γιατί τα πράγματα μερικές φορές πάνε στραβά.

“Η καλύτερη κατανόηση των χρωμοσωμάτων μπορεί να έχει σημαντικές επιπτώσεις στην ανθρώπινη υγεία”, δήλωσε η βιοεπιστήμονας Archana Bhartiya του University College London. “Πολλή μελέτη χρωμοσωμάτων πραγματοποιείται σε ιατρικά εργαστήρια για τη διάγνωση καρκίνου από δείγματα ασθενών. Οποιεσδήποτε βελτιώσεις στις ικανότητές μας να απεικονίζουμε χρωμοσώματα θα ήταν επομένως εξαιρετικά πολύτιμες.”

Η έρευνα δημοσιεύθηκε στο Chromosome Research .