مکانیزم عجیب بدن در برابر انسداد روده
وقتی روده دچار انسداد میشود، تمام روز تحت تأثیر آن قرار میگیرد. احساس گرسنگی از بین میرود، انرژی کاهش مییابد، دراز کشیدن به نشستن پشت میز غذا ترجیح داده میشود. این وضعیت یادآور سادهای است از اینکه روده تا چه اندازه رفتار ما را کنترل میکند.
مگسهای تازه از تخم خارجشده نیز داستان مشابهی را روایت میکنند. نخستین ساعتهای زندگی آنها به باز شدن بهموقع بخشی از دستگاه گوارش وابسته است. اگر این فرصت از دست برود، آنها غذا خوردن را متوقف میکنند و در نهایت در خواب جان خود را از دست میدهند.
راز صدسالهای که سرانجام حل شد
در سال ۱۹۱۴، دانشمندان ژنتیک مگسهای میوهای را شناسایی کردند که بدون بال از تخم خارج میشدند و عمر کوتاهی داشتند. آنها این ویژگی را به ژنی به نام apterous نسبت دادند. با این حال، علت مرگ زودهنگام این مگسها برای یک قرن به معمایی حلنشده تبدیل شد.
اکنون گروهی به سرپرستی پروفسور آنیسا کمپف از دانشگاه بازل پاسخی برای این معما یافتهاند. آنها دریافتند نقصی که باعث از بین رفتن بالها میشود، بخش انتهایی روده یا روده پسین مگس را نیز تخریب میکند.
بدون عملکرد صحیح روده پسین، این مگسها قادر به دفع مواد زائد انباشتهشده در دوران رشد نیستند. روده مسدود میشود، بدن حشره تحلیل میرود، بیشتر آنها ظرف سه روز جان خود را از دست میدهند. تیم کمپف عامل مرگ را شناسایی کرده بود.
مواد زائد، آغاز ماجرا هستند
برای درک علت این اتفاق، پژوهشگران رفتار مگسهای سالم را در ساعات ابتدایی زندگی بررسی کردند. هر مگس تازه متولدشده مقداری ماده زائد باقیمانده به نام مکونیوم را در بدن خود حمل میکند؛ بقایای سبزرنگ بافتهایی که طی فرایند دگردیسی تجزیه شدهاند.
مگسهای سالم این مکونیوم را بهتدریج دفع میکنند، سپس شروع به غذا خوردن میکنند. نخستین وعده غذایی حدود سه ساعت پس از خروج از تخم مصرف میشود؛ موضوعی که با استفاده از غذای رنگآمیزیشده به رنگ آبی ردیابی شد. ابتدا مواد زائد قدیمی خارج میشوند، سپس غذای جدید وارد دستگاه گوارش میشود.
این توالی تنها مختص مگسها نیست. شباهتهای کافی میان ساختار و شیمی روده مگس و انسان وجود دارد، به همین دلیل دانشمندان از این حشرات بهعنوان مدلی برای مطالعه روده انسان استفاده میکنند.
وقتی روده مسدود میشود
در مگسهایی که فاقد این ژن هستند، این روند هرگز آغاز نمیشود. آنها مکونیوم را بسیار بیشتر از زمان طبیعی در بدن نگه میدارند و غذای رنگی نیز بهسختی وارد روده میشود؛ حداکثر تنها اثری ناچیز از آن در بخشی نزدیک دهان موسوم به چینهدان دیده میشود.
درون بدن، علت کاملاً فیزیکی است. مگس سالم چهار ساختار مخروطیشکل در راستروده خود ایجاد میکند که آب را از مواد زائد بازجذب میکنند. در مگسهای جهشیافته، این ساختارها هرگز از یکدیگر جدا نمیشوند.
در عوض، سلولها به یکدیگر میچسبند و تودهای ایجاد میکنند که مسیر روده را کاملاً میبندد. پژوهشگران این توده را گره راینگر نامگذاری کردند. تصویربرداریها نشان دادند این انسداد از همان مراحل اولیه شکلگیری بدن ایجاد میشود.
ترجیح خواب به غذا
ممکن است تصور شود انسداد روده صرفاً باعث گرسنگی کشیدن مگسها میشود. اما آنچه پژوهشگران مشاهده کردند عجیبتر بود. مگسهای جهشیافته جستوجو برای غذا را متوقف کردند و بیحرکت شدند؛ وضعیتی که دستکم پنج دقیقه ادامه داشت و نشانه خواب در مگسها محسوب میشود.
با وجود بیحرکتی، آنها همچنان خرطوم خود را که اندام لولهمانند تغذیه است، با ریتمی منظم حرکت میدادند. این حرکت نشانه مرحلهای از خواب عمیق است که با پاکسازی مواد زائد از بدن ارتباط دارد.
به نظر میرسید این خواب نقش محافظتی داشته باشد، نه اینکه صرفاً پیامدی تصادفی باشد. سیندی راینگر، نویسنده نخست مطالعه، گفت:
«ما فکر میکنیم مگسها برای حفظ انرژی و افزایش مدت بقا بیشتر میخوابند.»
در مقابل، مگسهای سالمی که گرسنه نگه داشته شده بودند همچنان فعال باقی ماندند؛ بنابراین گرسنگی بهتنهایی نمیتوانست این رفتار را توضیح دهد.
آزمایشهایی که پرونده را بستند
برای اثبات ارتباط میان انسداد و تغییر رفتار، پژوهشگران دو آزمایش متضاد انجام دادند.
در آزمایش نخست، با استفاده از روشی ژنتیکی از تشکیل این توده انسدادی جلوگیری کردند. زمانی که مسیر روده باز ماند، مگسها بهطور طبیعی غذا خوردند، حرکت کردند، خوابیدند و عمر طبیعی داشتند.
در آزمایش دوم، پژوهشگران مقعد مگسهای سالم را با چسب مسدود کردند. این مگسها غذا خوردن را متوقف کردند، وارد همان خواب عمیق شدند، شکمشان تیره شد و ظرف سه روز مردند.
وقتی چسب روی بخش پشتی بدن زده شد، مشکلی ایجاد نشد؛ بنابراین آسیب ناشی از مسدود شدن مسیر دفع بود. پیش از این، هیچکس نشان نداده بود که انسداد بهتنهایی، بدون وجود گرسنگی یا عفونت، میتواند غذا خوردن را خاموش کرده، خواب را فعال کند.
شباهتهای قابل توجه با روده انسان
این زنجیره رویدادها برای هر پزشکی که بیماران مبتلا به انسداد روده را درمان میکند آشناست. مواد زائد انباشته میشوند، اشتها از بین میرود، بیمار بیحال میشود، روده متورم میشود، حتی ممکن است بافتها دچار پارگی شوند.
آنچه مشکلات روده را به تغییرات اشتها و خواب پیوند میدهد، ارتباط مداوم میان روده و مغز است. این محور روده-مغز در پزشکی توجه روزافزونی را به خود جلب کرده و نقش سیگنالهای روده را در بروز بیماریها برجسته میکند.
این پژوهش نمونهای روشن ارائه میدهد: تنها توقف عملکرد روده میتواند رفتار را بازتنظیم کند. برای انسان، این یافته توضیح میدهد چرا اختلالات رودهای میتوانند اشتها و انرژی را به شکلی که ظاهراً ارتباطی با هضم ندارند، کاهش دهند.
روده چگونه رفتار را کنترل میکند؟
مگسها یک حقیقت مهم را آشکار کردند. روده تنها لولهای منفعل نیست که منتظر فرمان مغز بماند. زمانی که فرایند تخلیه مختل میشود، خود روده میتواند تغذیه را متوقف کند، خواب را تحمیل کند، حتی پیش از آنکه مغز تصمیمی بگیرد.
این یافته مسیر پرسشهای تازهای را پیش روی دانشمندان قرار میدهد. پژوهشگران اکنون میتوانند پیامهایی را که روده مسدود ارسال میکند شناسایی کنند، مسیر انتقال آنها به سامانه خواب را دنبال کنند، دریابند بدن چگونه زمان مناسب برای غذا خوردن را تشخیص میدهد.
یک قرن پس از آنکه مگسهای بیبال ذهن زیستشناسان را درگیر کرده بودند، پاسخ نهایی نه در بالها، بلکه در روده پیدا شد. اندامی که مسئول پردازش غذاست، در تعیین اینکه یک جانور غذا بخورد یا بخوابد نیز نقش دارد؛ موضوعی که احتمالاً فراتر از مگسها نیز صدق میکند.
نتایج این پژوهش در نشریه علمی Science Advances منتشر شده است.
نتیجهگیری
پژوهش جدید نشان میدهد سیگنالهای روده میتوانند بهتنهایی رفتارهایی مانند غذا خوردن و خواب را تنظیم کنند. این کشف نهتنها راز صدساله مگسهای میوه را حل کرده، بلکه درک ما از ارتباط روده و مغز در انسان را نیز عمیقتر میکند.