Welchen Nutzen haben fluoreszierende Organismen außer ihrem guten Aussehen noch?

Wenn man von leuchtenden Lebewesen spricht, denkt man wahrscheinlich zuerst an Glühwürmchen. Das flackernde Licht der Glühwürmchen im Märchen ist voller verträumter Farben. Besonders in Sommernächten sieht man in Wäldern, auf Feldern und an Flussufern oft Gruppen anmutig tanzender Glühwürmchen, die einfach ein echter Hingucker sind!

Für gewöhnliche Menschen wie uns haben diese leuchtenden Kreaturen keinen anderen Nutzen, als gut auszusehen. Es gibt jedoch eine besondere Art leuchtender Organismen – die fluoreszierenden Organismen, die in der Natur weit verbreitet sind und für die biowissenschaftliche Forschung eine große Bedeutung haben.

Sie müssen das Bild unten gesehen haben, oder? Sie sind der Beitrag fluoreszierender Organismen.

Lassen Sie uns darüber sprechen, wie Wissenschaftler durch fluoreszierende Organismen fluoreszierende Proteine ​​entdeckten.

01. Entdeckung des fluoreszierenden Proteins

Die Entdeckung des fluoreszierenden Proteins öffnete die Tür zu einer neuen Welt.

Im Jahr 1955 entdeckten Davenport und Nicol, dass Quallen grünes Licht aussenden können. Tatsächlich war dies eine große Entdeckung, aber die beiden nahmen sie damals nicht ernst. Sie dachten einfach, dass es sich dabei um Glühwürmchen handeln könnte.

Es gibt jedoch immer jemanden, dem das außergewöhnliche Lumineszenzphänomen auffällt. Er ist Shimomura Osamu. Als Shimomura Osamu die Quallen reinigte, erwähnte er ein Protein, das im Sonnenlicht, insbesondere unter ultraviolettem Licht, grün erscheinen kann. Das grüne Licht ist extrem stark, was bedeutet, dass ultraviolette Strahlen das Protein aktivieren.

Und dieses Protein ist das berühmte grün fluoreszierende Protein (kurz GFP).

Natürlich muss hier gesagt werden, dass dies kein Zufall ist. Zunächst einmal hat sich Shimomura Osamu selbst mit der Extraktion lumineszierender Proteine ​​beschäftigt. Zuvor hatte er beispielsweise lumineszierende Proteine ​​aus einer anderen Art von Meeresorganismus extrahiert und die Lumineszenzintensität war extrem stark. Dies bot auch eine gute Grundlage und Interesse für seine spätere Forschung. Zweitens war es für Osamu Shimomura sehr schwierig, grün fluoreszierendes Protein aus Quallen zu extrahieren. Er musste viele Quallen sammeln und sie dann reinigen.

Aber trotzdem wäre es eine epische Entdeckung. Anschließend untersuchte Osamu Shimomura dieses leuchtende Protein und analysierte seine chemische Zusammensetzung.

Allerdings ist man sich der Bedeutung dieses Proteins noch nicht bewusst.

02. Einfluss des grün fluoreszierenden Proteins auf die Biowissenschaften

Tatsächlich kam Osamu Shimomura nach der Analyse der Struktur des fluoreszierenden Proteins zu dem Schluss, dass es nutzlos sei, und gab die Forschung auf. Erst mehr als zehn Jahre später begann ein anderer Wissenschaftler für exogene Gene, Glass Prasher, mit einer anderen Art von Forschung: der Isolierung des GFP-Gens.

Lassen Sie mich hier erklären, dass Protein der Hauptvollstrecker des Lebens ist, Protein wird jedoch durch Gentranskription und -translation produziert. Nur mit Genen ist eine kontinuierliche Produktion von Proteinen oder eine grundlegende Modifikation von Proteinen möglich. Das ist, was Prasher getan hat. Er isolierte das Gen, das GFP kodiert, aus dem Quallengenom.

Dies ist natürlich auch der allgemeine Hintergrund der Zeit. Zu dieser Zeit waren die Menschen bereits in der Lage, Gene zu untersuchen. Davor hatte der Mensch tatsächlich nur sehr wenige Möglichkeiten, Gene zu untersuchen, oder anders gesagt: Die Verbreitung verlief sehr langsam. Doch leider gab Prasher aufgrund fehlender finanzieller Unterstützung die wissenschaftliche Forschung schließlich auf, sonst hätte er mit Sicherheit den Nobelpreis gewonnen.

Er gab das GFP-Gen jedoch an Martin Chalfie und Roger Tsien weiter, und diese beiden Personen wurden zu wichtigen Begründern des GFP und sogar des Gebiets der fluoreszierenden Proteine. Da beide bereits über das GFP-Gen verfügen, können sie es modifizieren oder nutzbar machen? Sie versuchten also, GFP zu modifizieren oder andere Organismen GFP exprimieren zu lassen, und sie waren erfolgreich.

Dieser Erfolg ist keine große Sache, er hat die gesamte Biowissenschaft unmittelbar vorangebracht. Wissen Sie, wenn wir genetische Manipulationen durchführen, sind wir vor allem über eines besorgt: Ist die genetische Manipulation erfolgreich? Ob die genetische Manipulation erfolgreich ist oder nicht, können wir allerdings nicht direkt beobachten, sondern nur hilflos zusehen. Wenn es eine Zelle ist, ist es okay, aber wenn es eine höhere Lebensform ist, müssen Sie warten. Mit dem fluoreszierenden Protein haben wir einen Indikator und können optisch erkennen, ob der Erfolg eintritt.

Man kann sagen, dass die biowissenschaftliche Forschung mit fluoreszierenden Proteinen direkt vom Gehen auf die Hochgeschwindigkeitsstrecke übergegangen ist. Martin Chalfie und Roger Tsien wurden die Meister des grün fluoreszierenden Proteins

03. Anwendung fluoreszierender Proteine

Dann kam die große Entdeckung der fluoreszierenden Proteine ​​und man entdeckte weiterhin neue fluoreszierende Proteine ​​in verschiedenen Organismen, hauptsächlich niederen Organismen.

So wurden fluoreszierende Proteine ​​in verschiedenen Farben entdeckt

So sind die vielfältigen bunten Farben entstanden, die es heute in den Biowissenschaften gibt.

Am 8. Oktober 2008 erhielten der japanische Wissenschaftler Osamu Shimomura und die amerikanischen Wissenschaftler Martin Chalfie und Roger Tsien den Nobelpreis für Chemie für ihre Entdeckung und Modifizierung des grün fluoreszierenden Proteins.