Το σώμα σας περιέχει τα πετρώματα: τα μέταλλα με βάση το ασβέστιο στα οστά και τα δόντια. Σε μια διαδικασία που ονομάζεται βιομεταλλοποίηση, παράγετε αυτά τα υλικά που σκληραίνουν και σκληραίνουν καθώς μεγαλώνουν. Το ίδιο κάνουν και τα σώματα άλλων οστέινων, οδοντωτών ζώων. Είναι και σε κοχύλια: Το ιριδίζον μαργαριτάρι σχηματίζεται μέσω βιομεταλλοποίησης.
Όμως, ιστορικά, οι βιολόγοι αγωνίστηκαν να παρατηρήσουν πώς λειτουργούσε αυτή η διαδικασία. Τώρα, οι επιστήμονες μπόρεσαν να το παρατηρήσουν σε ζωντανό 3D. Οστά και δόντια Η χωροχρονική παρακολούθηση της ανάπτυξης (BEE-ST), όπως ονόμασαν την τεχνική τους οι δημιουργοί της, περιλαμβάνει την προσθήκη βαφής σε οστά που εκκολάπτονται ή στα δόντια που εκκολάπτουν και στη συνέχεια παρακολουθεί το χρώμα να εξαπλώνεται καθώς μεγαλώνουν τα συστατικά τους.
Οι δημιουργοί του BEE-ST
δημοσίευσε
την εργασία τους στο περιοδικό
Προόδους της Επιστήμης
σήμερα. Εάν οι συγγραφείς του έχουν δίκιο, τότε αυτό το έργο θα μπορούσε να είναι ένα όφελος για ανθρώπους που δεν μελετούν απλώς πώς μεγαλώνουν τα οστά και τα δόντια, αλλά και για τους ανθρώπους που θέλουν να ελέγξουν την ανάπτυξη οι ίδιοι.
«Προς το παρόν, δεν υπάρχουν διαθέσιμα εργαλεία για την ακριβή παρακολούθηση και τη μέτρηση του ρυθμού ανάπτυξης των δοντιών στο χώρο και στο χρόνο», λέει.
Jan Křivánek
, αναπτυξιακός βιολόγος στο Πανεπιστήμιο Masaryk στο Μπρνο της Τσεχίας και ένας από τους συγγραφείς της εργασίας. Η BEE-ST, ελπίζουν, μπορεί να το αλλάξει αυτό.
[Related: This new synthetic tooth enamel is even harder than the real thing]
Μερικές μέθοδοι μπορούν να επιτύχουν μέρη αυτού του στόχου. Σήμερα, οι επιστήμονες και οι γιατροί μπορούν να βασιστούν σε μια τεχνική που ονομάζεται
μικρο-υπολογιστική τομογραφία
, στο οποίο σαρώνουν ένα αντικείμενο με ακτίνες Χ από πολλαπλές γωνίες και στη συνέχεια συρράπτουν τις σαρώσεις σε μια τρισδιάστατη εικόνα. Αν και αυτό δίνει στους παρατηρητές μια τρισδιάστατη προοπτική, δίνει επίσης μόνο ένα στιγμιότυπο — στιγμές στο χρόνο, παρά μια συνεκτική ακολουθία ανάπτυξης.
Μια άλλη πιθανή επιλογή είναι η βαφή. Οι παρατηρητές των οστών γνωρίζουν εδώ και δεκαετίες ότι η χρωστική ουσία και ουσίες όπως αυτή μπορούν να συνδεθούν με το ασβέστιο σε αυτά τα όργανα. Αλλά αυτό απέχει πολύ από το να είναι μια τέλεια επιλογή για να παρακολουθήσετε πώς αναπτύσσονται οι δομές με βάση το ασβέστιο. Πρώτον, για να δείτε σε ένα οστό, πρέπει συνήθως να αφαιρέσετε το ασβέστιο από το δείγμα σας, το οποίο αφαιρεί τη βαφή. Μπορείτε να το αντιμετωπίσετε παίρνοντας μια φέτα από το δόντι ή το κόκκαλο, αλλά αυτό σας δίνει μόνο μια δισδιάστατη σκιά της μεγαλύτερης τρισδιάστατης εικόνας.
Ο Křivánek και οι συνεργάτες του ήθελαν να δουν πώς μεγαλώνουν τα δόντια του ποντικιού, αλλά ήθελαν επίσης έναν πιο εξελιγμένο τρόπο να βλέπουν το ασβέστιο. Έτσι, αποφάσισαν να προσαρμόσουν τη μέθοδο βαφής. Ευτυχώς, τα τελευταία χρόνια, οι ερευνητές είχαν αναπτύξει τεχνικές για να βλέπουν ένα δόντι χωρίς να αφαιρούν το ασβέστιο. Θα μπορούσαν να εισάγουν βαφή σε ένα αναπτυσσόμενο δόντι ή οστό και να τραβήξουν τρισδιάστατες εικόνες του με την πάροδο του χρόνου. Κάθε λίγες μέρες, οι ερευνητές πρόσθεταν παρτίδες νέας χρωστικής σε ποντίκια εργαστηρίου. Το αποτέλεσμα, όταν αργότερα οι επιστήμονες τοποθέτησαν τα δόντια κάτω από ένα μικροσκόπιο, ήταν μια ακολουθία λωρίδων: η καθεμία σήμαινε μια διαφορετική ένεση.
[Related: We finally know why we grow wisdom teeth as adults]
Στην πορεία, συνειδητοποίησαν ότι η τεχνική τους θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για περισσότερα από δόντια ποντικιού. Στη συνέχεια έδειξαν ότι μπορεί να λειτουργήσει σε οστά ποντικιού. Στη συνέχεια επεκτάθηκαν από ποντίκια σε εκπροσώπους άλλων επαρχιών στο ζωικό βασίλειο, χορηγώντας βαφή σε ένα θηριοτροφείο σπονδυλωτών: χαμαιλέοντες (ερπετά), πτηνά της ζούγκλας (πουλιά), βατράχους (αμφίβια) και ζέβρα (ψάρια).
Όλα αυτά χρειάστηκαν στον Křivánek και τους συναδέλφους του αρκετά χρόνια, αλλά στο τέλος, πιστεύουν ότι έχουν δημιουργήσει μια αξιόπιστη διαδικασία για να παρακολουθούν πώς μεγαλώνουν τα δόντια και τα οστά.
Αλλά αυτό δεν σημαίνει ότι εξυπηρετεί μόνο αυτόν τον σκοπό. «Πιστεύουμε ακράδαντα ότι θα συντονιστεί περαιτέρω για άλλες εφαρμογές», λέει ο Křivánek.
Ένας από αυτούς είναι ένας τομέας που ονομάζεται μηχανική ιστών, η επιστήμη και η τέχνη του χειρισμού των ιστών του ανθρώπινου σώματος. Ένας «ιστός» μπορεί να είναι οτιδήποτε, από δέρμα σε μυ έως εσωτερικά όργανα – έως ισχυρότερα υλικά όπως η σκληρή, σκληρή ύλη που βρίσκεται στα οστά και τους ιστούς. Με εργαλεία όπως τα βλαστοκύτταρα, οι επιστήμονες μπορούν να ενισχύσουν τον ιστό, να τον βελτιώσουν ή ακόμα και να προσπαθήσουν να τον αναπαράγουν από την αρχή. Αυτή η τεχνολογία μπορεί να βοηθήσει
θεραπεύει τα ραγισμένα οστά
ή
αναγέννηση δοντιών που λείπουν
.
Αλλά, για να κατασκευάσουν οτιδήποτε, οι επίδοξοι οστεοχόοι πρέπει πρώτα να καταλάβουν πώς συμπεριφέρονται τα υλικά τους καθώς μεγαλώνουν. Αυτό, πιστεύει ο Křivánek, είναι όπου κάτι σαν τη μέθοδό τους θα μπορούσε να μπει στην εικόνα. «Βασικά ανοίξαμε τις πόρτες», λέει. «Ας δούμε πώς θα το χρησιμοποιήσει η επιστημονική κοινότητα».
