Mitokondri hücreye güç vermekten daha fazlasını yapar

Rachel Feltman: Mitokondri hücrenin güç merkezidir, değil mi? Bundan çok daha karmaşık olabilecekleri ve diyet ve egzersizden zihinsel sağlık koşullarını tedavi etmeye kadar her şey için etkileri olabileceği ortaya çıkıyor.

İçin Bilimsel AmerikanBilim çabucak, ben Rachel Feltman.

Bugün misafirimiz Martin PicardColumbia Üniversitesi Davranışsal Tıp Doçenti. Bize mitokondrilerimiz, bizim için ne yaptıkları ve birbirleriyle nasıl konuşabileceklerini anlatmak için burada. Sadece dinlemek yerine baklalarınızı izlemek isterseniz, Sohbetimin video versiyonu Martin ile YouTube sayfamızda. Ayrıca, eylemden bahsetmek üzereyiz hizalanan mitokondrilerin bazılarını göreceksiniz.

Bilim Gazeteciliğini Destekleme Üzerine

Bu makalenin tadını çıkarıyorsanız, ödüllü gazeteciliğimizi desteklemeyi düşünün abone olma. Bir abonelik satın alarak, bugün dünyamızı şekillendiren keşifler ve fikirler hakkında etkili hikayelerin geleceğini sağlamaya yardımcı oluyorsunuz.

Martin, bize kim olduğun ve nerede çalıştığınızdan biraz bahseder misin?

Martin Picard: Tabii, Columbia Üniversitesi’nde çalışıyorum; Ben orada bir profesörüm ve mitokondriyal psikobiyologlardan oluşan bir ekibe liderlik ediyorum, bu yüzden, zihin-mitokondri bağlantısını, hücrelerimizi nasıl dolduran enerji ve bu küçük canlıları, hayatımızı nasıl beslediklerini ve hayatımızı nasıl beslememize, düşünmeye ve düşünmeye ve deneyimlemeye izin verdiklerini anlamaya çalışıyoruz.

Feltman: Ayrıntılara girmeden önce, çoğu insan mitokondriyi “hücrenin güç merkezi” olarak bilir – ki bu eğlenceli gerçek, Bilimsel Amerikan Aslında 1950’lerde icat edildi – ama bizi gerçekten temel bir soru ile başlatmak için mitokondri nedir?

Picard: [Laughs] Evet, 1957 “hücrenin güç merkezi. ” Bu çok sayıda bilim adamı oldu ve şimdi güç merkezi benzetmesi süresi doldu, bu yüzden yeni bir perspektif zamanı.

Gerçekten, mitokondri, hücrenin küçük organları gibi küçük canlı organellerdir ve yaptıkları şey yediğimiz yiyecekleri ve soluduğumuz oksijeni dönüştürmektir. Bu iki şey mitokondrinin içinde birleşir ve bu farklı bir enerjiye dönüşür. Enerji ne yaratıldı ne de yok edildi, değil mi? Termodinamiğin temel bir yasası. Yani mitokondri, enerji yapmıyorlar; Yiyeceklerde depolanan enerjiyi bitkilerden ve güneşin enerjisinden ve daha sonra bunu birleştiren oksijeni dönüştürürler ve daha sonra bunu biraz elektrik yüküne dönüştürürler. Membran potansiyeli olan bu çok dövülebilir, esnek enerji biçimini belirleyen yiyecekleri – gıdalarda depolanan enerji – kötüleştirirler, bu nedenle küçük piller gibi yüklenirler ve daha sonra hücrelerimizdeki her şeyi genleri açmaktan ve proteinleri ve hücresel hareket yapmaktan güçlendirirler; hücresel bölünme; Hücre ölümü, yaşlanma, gelişme – her şey enerji gerektirir. Biyolojide hiçbir şey ücretsiz değildir.

Feltman: Pekala, kesinlikle çalışmayan güç merkezi benzetmesi hakkında söylediklerinize girmek istiyorum çünkü bu oldukça büyük görünüyor, ama buna girmeden önce: Son zamanlarda Scientific American için bir parça yazdı– Ve kendinize bir “mitokondriyak” olarak adlandırdınız. Bununla ne demek istediğinizi ve bu organellerle nasıl bu kadar ilgilendiğinizi duymak isterim.

Picard: Evet, bilimde ünlü bir söz var: “Her model yanlış, ama bazıları yararlı.” Ve biyoloji ve sağlık bilimleri dünyasını kaplayan model, gen tabanlı modeldir (teknik olarak denildiği gibi biyolojinin merkezi dogması): genler yaşam için plandır ve sonra bir şeyler sürer ve belirler. Ve şimdi biliyoruz [it] yanıltıcı olmak ve bizi deneyimlediğimiz şeylerin çoğunun, bilirsiniz, sağlık veya hastalıkların aslında genlerimiz tarafından belirlendiğini düşünmeye zorlar. Gerçek çok küçük bir yüzde [is].

Hastalarımız olsun ya da hasta olsak da, genlerimiz tarafından yönlendirilmez, ancak hareketimizden etkileşen ortaya çıkan süreçler ve diğer insanlarla, etrafımızdaki dünyayla, ne yediğimiz, ne kadar uyuduğumuz, nasıl hissettiğimiz, yaptığımız şeyler tarafından yönlendirilir. Bu yüzden gen tabanlı model başlangıçta çok güçlü ve kullanışlıydı ve sonra, bence, faydası azalıyor.

Yani güç merkezi benzetmesi, bilirsiniz, birkaç [laughs] Bilim adamları mitokondrilerin yaptığı diğer tüm şeyleri keşfettikçe, onlarca yıllık bilim ve sonra ne olmaya başladı. Sürpriz bir deneyimdir ve bir şey hakkında şaşırdığınızda, bunun nedeni, bu şeyin ne olduğuna dair dahili modelin yanlıştı, değil mi?

Feltman: Sağ.

Picard: Ve iç modeliniz ve gerçeklik arasında bir kopukluk olduğunda, o zaman bu sürpriz gibi geliyor. Ve son 15 yılda bir akademik bilim adamı olarak büyüdüm ve her ay yayınlanan bir makale var: “Mitokondri bunu yapın. Mitokondri hormonlar yapıyor.” Sürpriz! A, bir güç merkezinin bir işlevi olmalıdır: enerji yapmalı veya dönüştürmeli, değil mi? Powerhouses bunu yapar. Mitokondri, ortaya çıkıyor, bir yaşam döngüsü var. Hormonlar yaparlar. Enerjiyi dönüştürürler, ancak her türlü sinyal üretirler. Genleri açarlar; Genleri kapatırlar. Yapılacak doğru şey olduğunu düşünüyorlarsa hücreyi öldürebilirler.

Yani tüm bu işlevler var ve ve bence, bir topluluk olarak mitokondrinin yaptığı yeni şeyler keşfettikçe şaşırmaya devam ediyoruz. Ve sonra mitokondrilerin karmaşıklığını ve inanılmaz güzelliğini ve gerçek doğasını anladıktan sonra, bence bir mitokondriya olmalısınız [laughs]. Bence, bu sadece bir yaşamın güzelliğinden etkilenmeniz gerekiyor. Mitokondriye aşık oldum, sanırım, olan şey [laughs].

Feltman: Evet, peki, bilirsiniz, mitokondrinin yapabileceği şaşırtıcı şeylerden birkaçına değindiniz, ancak bazı araştırmalarınızdan bizi gezebilir misiniz? Bu organeller hakkında ne gibi sürprizlerle karşılaştınız?

Picard: Hayatımı gerçekten değiştiren gördüğüm ilk şeylerden biri, mitokondrinin bilgileri paylaştığına dair ilk fiziksel kanıtı görmekti …

Feltman: Mm.

Picard: Birbirleriyle. Ders kitabı resmi ve güç merkezi benzetmesi, mitokondrilerin küçük fasulye gibi bunlar olduğunu ve onlar, etrafta yüzdüklerini ve sadece hücresel enerji para birimi olan ATP, adenosin trifosfat yaptıklarını ve yeniden ürettiklerini gösterir: daha fazla mitokondri vardır: Yani güç merkezi bunu öngörüyor.

Ve bulduğumuz şey, burada bir mitokondri ve burada mitokondrinin içinde başka bir mitokondriyanız varsa, bu membranlar …

Feltman: Mm.

Picard: Onlar küçük çizgiler gibi. Sağlıklı mitokondride radyatörlere benziyorlar, değil mi? Paralel diziler gibi. Ve bu çizgilerde nefes aldığımız oksijen tüketilir ve küçük yük – yediğimiz yiyecekler bu elektrik yüküne dönüştürülür. Bunlara cristae denir.

Ve normal, sağlıklı bir mitokondride cristae güzel paraleldir ve orada, sadece, sezgisel olarak çekici olan bir düzenlilik var ve sağlıklı görünüyor. Ve sonra mitokondriye hastalıklı bir organda veya hastalıklı bir hücrede bakarsanız, genellikle kristlerin hepsi dağınıktır. Bu “Bir Şey Yanlış” ın bir özelliği değil mi?

Ve binlerce resim gördüm ve bilirsiniz, elektron mikroskobunda bu cristae çok iyi görebileceğiniz binlerce resim çektim ve ders kitaplarında veya makalelerde veya sunumlarda, cristae’nin aslında bir mitokondriyada başka bir madende etkileyebileceği.

Ve o gün ne gördüğüm ve açıkladığım [laughs]makalede orada bir mitokondrion vardı – burada güzel bir şekilde cristae organize etmişti ve burada cristae dağınıktı. Ve bu mitokondrinin cristae’yi güzelce düzenleyen kısmının, mitokondrilerin diğer mitokondrilere dokunduğu yer olduğu ortaya çıkıyor.

Feltman: Mm.

Picard: Mito-mito teması hakkında bir şey vardı, değil mi? Mesela, başka bir birime dokunan bir birim, başka bir bireyle etkileşime giren bir kişi ve birbirlerini etkiliyorlardı …

Feltman: Evet.

Picard: Ve bir mitokondrinin cristae şekilsizdi. Bu termodinamik olarak elverişli değil [laughs]lipit membranı bükmek için, bilirsiniz, membranı bükmek için sisteme enerji getiren bir şey olmalı ve sonra başka bir mitokondrinin cristae’si ile paralel olmak için buluşuyorlardı. Yani bireysel mitokondri arasında sınırları aşan bu diziler vardı …

Feltman: Vay.

Picard: Ve bu değildi [laughs] Ne öğrendim ya da bu bana öğretilen ya da okuduğum şey değildi, bu yüzden bu çok şaşırtıcıydı.

Bunu ilk gördüğümüzde, bu güzel videoyu üç boyutta vardı ve meslektaşım Meagan McManus’la birlikteydim ve sonra cristae’nin gerçekten hizalandığını fark etti ve bazı istatistikler yaptığımızı ve çok açık hale geldik: mitokondri etraflarında mitokondriyi önemsiyor …

Feltman: Evet.

Picard: Ve bu, bu tür bir bilgi alışverişi olduğuna dair ilk fiziksel kanıttı.

Buna baktığınızda, bir mıknatısın etrafında demir başvurusu gibi görünüyor.

Feltman: Mm.

Picard: Kağıt parçasına demir dosyaları serpin ve altında bir mıknatıs var, kuvvet alanlarını görüyorsunuz, değil mi? Ve alanlar göremediğimiz şeylerdir, ancak bir alanın gücünü bir şey üzerindeki etkisi ile görebilir, anlayabilir veya hatta ölçebilirsiniz. Bu yüzden alanı görebilmek için manyetik bir alana demir dosyaları serpiyoruz.

Feltman: Sağ.

Picard: Gördüğümüz şey, belki de 1960’larda çok fazla tartışma ve hipotez ve bazı ölçümler olan altta yatan bir elektromanyetik alanın parmak izi olduğunu hissetti, ancak bu çoğu biyologun mümkün olduğunu düşündüğü bir şey değil. Bu bana şöyle gösteriyordu: “Belki de güç merkezi şu ki, bu, gitmenin yolu değil.”

Feltman: Meslektaşlarınızdan herhangi bir geri dönüş veya sadece genel bir sürprizle karşılaştınız mı?

Picard: Cristae hizalaması hakkında?

Feltman: Evet.

Picard: Çok iş yaptım. Çok fazla fotoğraf çektim ve bunun gerçek olduğundan emin olmak için çok analiz yaptım …

Feltman: Mm.

Picard: Bence kanıtları sunduğumda, bilirsiniz, açıktı [laughs].

Feltman: Sağ.

Picard: Bu gerçekti.

Feltman: Evet.

Picard: Bu elektromanyetik olsun – ve bence insanların bir tür bağırsak tepkisi var: “Bu gerçek olamaz. Bu doğru olamaz.”

Feltman: Mm.

Picard: Cristae hizalaması gerçek, bunu sorgulamıyor, ama bunun altında yatan manyetik bir alan var, bunun için kanıtımız yok …

Feltman: Elbette.

Picard: Bu spekülasyon, ama bence, bazı insanlara, özellikle biraz aşılanmış güçlü akademik eğitimli insanlara vuruyor – sanırım bu bilimde olma eğilimindedir …

Feltman: Elbette.

Picard: Sanırım bir hibe yazdıysak, bilirsiniz, [National Institutes of Health] Mitokondrinin manyetik özelliklerini incelemek için, finanse edilmesi çok daha zor olurdu. Ancak mitokondrinin bilgi alışverişinde bulunmanın görsel kanıtlarını kabul etmede direnç yoktu …

Feltman: Evet.

Picard: Öyleyse, bunun anlamı, bence, yapılması daha fazla iş – bu.

Feltman: Eğer bir elektromanyetik alan görseydik, bunun etkileri ne olurdu?

Picard: Bence sonuçlar, biyomedikal bilimlerin çoğunun dayandığı modelin, “moleküler bir çorbayız ve moleküler makineleriz”, bu tamamen işlerin nasıl çalıştığı olmayabilir. Ve biyolojideki her şeyin kilit ve anahtar mekanizması tarafından yönlendirildiğini düşünürsek, bir reseptörü bağlayan bir molekül vardır ve daha sonra bu konformasyonel bir değişikliği tetikler ve daha sonra fosforilasyon olayı var ve daha sonra kaskadın sinyalini verdik-bunun güzel bir modelini, yaşamın nasıl çalıştığının moleküler bir modelini yaptık.

Ve çıkan güzel bir kitap var, sanırım geçen yıl veya 2023’ün sonu, Hayat Nasıl Çalışır, Philip Ball tarafındanVe temel olarak bizi, yaşamın genetik determinizm tarafından işe yaramadığı, bu yüzden çoğu insanın böyle düşündüğü ve çoğu biyologun hayatın işe yaradığını düşündüğü ve bunun yerine bizi yaşamın nasıl çalıştığının çok daha eksiksiz ve bütünleştirici bir modeline getirdiği gerçekten iyi bir argüman getiriyor. Ve bu alternatif modelde, bilgi kalıpları ve bilgi kalıpları ile ilgilidir ve sadece moleküllerle değil, alanlarla da aktarılır. Ve alanları kullanıyoruz ve ışık kullanıyoruz ve biliyorsunuz, teknoloji ile her türlü başka iletişim araçını kullanıyoruz; Bluetooth dalgalarınızdan çok fazla bilgi taşınabilir …

Feltman: Mm.

Picard: Sağ? Tarlalar. Ya da ışık yoluyla – çok hızlı bir şekilde çok fazla bilgi aktarmak için fiber optik kullanırız. Ve biyoloji, hücre-hücre iletişiminin veya organizma düzeyinde iletişimin molekül olmayan mekanizmalarından yararlanmak için biyoloji gelişmiş gibi görünüyor.

Bununla çok ilgilenen ortaya çıkan bir kuantum biyolojisi alanı var, ancak bu, bilimin tuttuğu moleküler deterministik modelle biraz çatışıyor. [laughs]- Bazı durumlarda – bir süre için – kanıtlara karşı düşünüyorum. Kimse, mitokondride böyle cristae neyin organize edeceğini açıklamak için rasyonel, makul bir moleküler mekanizma öneremez. Tek makul mekanizma, bir alan var gibi görünüyor – bazı alanlar var, bazı organizasyonları bükecek ve bunları organeller arasında organize edecek bazı organizasyon elektromanyetik alanları var, eğer bu doğruysa.

Feltman: Sağ.

Picard: Benim için biraz uyanıştı ve beni bir mitokondriyac haline getirdi, çünkü bunun – tüm bu biyoloji, bilgi alışverişi ve mitokondrinin güç merkezleri gibi küçük birimler gibi görünmediğini fark ettiğini fark ettim; Bir kolektif olarak varlar.

Feltman: Evet.

Picard: Aynı şekilde – bu beden. Bir grup hücre; Ya bunun moleküler bir makine olduğunu düşünüyorsunuz ya da bunun enerjik bir süreç olduğunu düşünüyorsunuz, değil mi? Enerji akıyor ve daha fazla vücudunuzun molekülleri misiniz yoksa daha fazla, vücudunuzdan akan enerji mi?

Feltman: Mm.

Picard: Ve eğer bu aşağı inerseniz, bu sorgulama çizgisi, bence, çok hızlı bir şekilde, vücudunuzun fiziksel yapısından geçen enerji akışının daha temel olduğunu anlıyorsunuz. Daha temelde enerjik bir süreçsiniz …

Feltman: Hmm.

Picard: Olduğunuz fiziksel moleküler yapıdan daha. Anatominizin bir kısmını, yapınızın bir kısmını kaybederseniz, doğru – bir uzuv ve diğerlerini kaybedebilirsiniz, bilirsiniz, fiziksel yapınızın bir kısmı – hala sizsiniz …

Feltman: Sağ.

Picard: Sağ? Enerjiniz farklı akarsa veya üzerinizden akan enerji miktarını değiştirirseniz, radikal bir şekilde değişirsiniz. Yatmadan üç saat sonra, kendinizin en iyi versiyonu, en iyi versiyonu değilsiniz. Hangry olduğunuzda, yemediniz ve siz de kendinizin en iyi versiyonu değilsiniz, bu enerjik bir değişim. Sağ?

Feltman: Evet.

Picard: Şizofreni ve bipolar hastalık gibi şiddetli akıl hastalığı yaşayan ve şimdi semptomlarını tedavi eden ve bazı durumlarda diyetlerini değiştirmekten tam iyileşme bulan birçok insan.

Feltman: Mm.

Picard: Ve mitokondrileri boyunca akan enerji türü, sanırım, sağlığı anlamak, hastalığı anlamak ve gelişimden nasıl yaşlandığımıza, doğada gördüklerimize paralel olan yaşamın tüm arkına kadar her şey enerjik bir paradigma açıyor.

Feltman: Evet, eğer bilirsiniz, mitokondri arasındaki bu sosyal ilişkiye bakarsak, zihninizde, en çok, sağlığımız için doğrudan, açık etkiler ve …

Picard: Mm-hmm.

Feltman: Ve refah?

Picard: Evet, böylece fiziksel bedeni sosyal bir kolektif olarak düşünebiliriz. Yani vücudunuzdaki her hücre – parmağınızdaki, beyninizde, karaciğerinizdeki her hücre – diğer her hücreyle bir tür sosyal sözleşmede yer alır. Hiç kimse kim olduğunuzu bilmiyor ya da umursamıyor [laughs]ama her hücre birlikte, değil, kim olduğunuzu oluşturuyor, değil mi? Ve sonra birlikte kim olduğunuzu hissetmenize ve deneyime sahip olmanıza izin verirler. Bu tür bir anlayış, sağlığın anahtarının gerçekten her hücre arasındaki tutarlılık olduğunu açıkça ortaya koymaktadır.

Feltman: Mm.

Picard: Vücudunuzda kendi işlerini yapmaya başlayan birkaç hücreniz varsa ve sosyal sözleşmeyi kırıyorlarsa, buna kanser diyoruz. Yani vücudun geri kalanından bilgi almayı bırakan hücreleriniz var ve sonra bir tür haydut, kendi başlarına gidiyorlar. Hayattaki amaçları, organizmayı sürdürmek yerine, tüm sistemi tutarlılık içinde tutmak, şimdi bu hücreler, belki de tam anlamıyla, “Hadi bölünelim ve kendimizi daha fazlasını yapalım” gibi, mitokondri gelmeden önce tam olarak …

Feltman: Mm.

Picard: 1,5 milyar yıl önce veya endosimbiyozdan önce, çok hücreli yaşamın kökeni. Yani kanser, bir bakıma, sosyal sözleşmeyi kıran hücrelerdir, doğru, bu sosyal kolektiften çıktı ve daha sonra organizmayı sürdürmek değil, kendilerini sürdürmekle ilgili kendi küçük, mini amaçlarını yerine getirmek için. Yani bence bu prensip, onu desteklemek için çok fazla kanıtı var.

Ve sonra da aynı şey, mitokondri düzeyinde olur, değil mi? Yani moleküler makine perspektifi, mitokondrilerin küçük güç merkezleri olduğu ve hücreye bir tür köleler olmasıdır: hücre “Daha fazla enerjiye ihtiyacım var” derse, o zaman mitokondri sağlıyor ve kurallara uyuyorlar. Mito merkezli bakış açısı [laughs] Bu mitokondri şovu gerçekten yönlendiriyor. Ve enerjinin nasıl aktığını sorumlu oldukları için, hücrenin enerji alıp yaşamayacağı ve ayrılıp farklayacağına ve her türlü güzel şeyi ya da hücrenin öldüğü konusunda bir vetoya sahipler.

Ve çoğu insan apoptoz, programlanmış hücre ölümü bilir, bu da normal bir şeydir. Vücudumuzda apoptozun ana yolu, mitokondriyi çekimi çağırıyor, bu yüzden mitokondri bir veto var ve “Şimdi hücre, ölme zamanı” diye karar verebilirler. Ve mitokondri bu kararları kendi küçük güç merkezine dayanarak vermez [laughs] dünya algısı; Bu kararları sosyal kolektif olarak veriyorlar. Ve hepsi birbirleriyle konuşan bazı hücrelerde yüzlerce, binlerce mitokondriye sahipsiniz ve düzinelerce sinyali entegre ederler – hormonlar ve metabolitler ve enerji seviyeleri ve sıcaklık – ve tüm bu bilgileri entegre ederler; Temelde mini bir beyin gibi davranıyorlar …

Feltman: Hmm.

Picard: Her hücrenin içinde. Ve sonra bir kez a, a – organizmanın durumunun ne olduğuna ve tüm bu şeydeki yerlerinin ne olduğuna dair uygun bir resim, o zaman aslında, bence, “Tamam, bölme zamanı” hakkında kararlar veriyorlar, değil mi? Ve sonra çekirdeğe sinyaller gönderirler ve sonra çekirdekte açılan hücre bölünmesi için gerekli olan genler vardır ve sonra hücre hücre döngüsüne girer ve biz ve diğerleri laboratuvarda, bir hücrenin canlı kalmasını önleyebilirsiniz. [laughs] Ama aynı zamanda farklılaşmadan – örneğin bir nörona dönüşen bir kök hücre, bu bir hücre için önemli bir yaşam geçişidir. Ve insanlar bu tür yaşam geçişlerini, hücresel yaşam geçişlerini neyin yönlendirdiğini sordular ve mitokondrilerin bunun ana itici güçlerinden biri olduğu açık …

Feltman: Hmm.

Picard: Ve mitokondri doğru sinyalleri sağlamazsa, kök hücre asla belirli bir hücre tipine farklılaşmaz. Sosyal bir kolektif olarak mitokondri varsa, o zaman sağlık için ne anlama geliyor? [laughs] Yapmak isteyebileceğimiz şey, bedenlerimizin farklı kısımları arasında karıştırmak için sosyalliği teşvik etmektir.

Feltman: Hmm.

Picard: Ve bu yüzden egzersizin bizim için çok iyi olduğundan şüpheleniyorum.

Feltman: Evet, buydu – bu bir sonraki soruma büyük bir segue, yani: Sizce bu sosyalliği nasıl teşvik edebileceğimizi düşünüyorsunuz?

Picard: Evet. Zamanlar zor olduğunda, doğru olduğunda, insanlar zorlukları çözmek için bir araya gelme eğilimindedir. Egzersiz A, organizma için büyük bir zorluk, değil mi?

Feltman: Mm.

Picard: Vücudu itiyorsunuz, kaslara basılıyorsunuz ve hareket ediyorsunuz ya da ne tür bir egzersiz yaparsanız yapın – bu çok fazla enerjiye mal oluyor ve bu tüm vücut için büyük, zorlu bir meydan okuma. Sonuç olarak, bu anda hayatta kalmak için bir araya gelmesi gereken tüm vücuda sahipsiniz. [laughs]. Ve eğer bir maraton koşacak kadar deliriyorsanız, vücudunuzu üç, dört saat boyunca itmek için, bu büyük bir meydan okuma.

Feltman: Elbette.

Picard: Vücut sadece bir araya gelerek ve gerçekten bir birim olarak tutarlı bir şekilde çalışarak bu zorluğu sürdürebilir ve bu, vücuttaki her hücrenin, vücuttaki her mitokondriyi birbirleriyle konuşmayı içerir. Ve bu tutarlılık ve verimlilik yarattığınız bu tür bir iletişimdir ve verimlilik, tüm biyolojide çok merkezi bir kavram ve prensiptir. Orada çok açık, biyolojiyi daha fazla ve daha fazla verimliliğe doğru gelişmeye iten güçlü evrimsel güçler oldu.

Hayvanların ve organizmaların erişebileceği enerji sonlu, değil mi? Dünyada her zaman sınırlı miktarda yiyecek vardır. Yemek varsa ve sizinle birlikte başka insanlar varsa, sosyal grubunuz, bunu paylaşmanız gerekiyor mu? Biyoloji mümkün olduğunca çok yiyecek yemek için gelişmiş olsaydı, yok olurduk ya da sahip olduğumuz gibi gelişmezdik. Bu nedenle, hücresel düzeyde, tüm organizma düzeyinde, çok büyük memelilere böceklerde, verimliliğe yönelik bir sürüş olduğu açıktır.

Verimliliği birkaç şekilde elde edebilirsiniz. Bunlardan biri işbölümüdür. Bazı hücreler bir şey yapmakta gerçekten iyi hale gelir ve bunu yaparlar. Kaslar gibi, sözleşmeler [laughs]; Hormonları serbest bırakmazlar – ya da bazı hormonları serbest bırakmazlar ama karaciğer gibi değil, değil mi?

Feltman: Elbette.

Picard: Ve karaciğer vücudun geri kalanını besler ve karaciğer bu konuda gerçekten iyidir. Ancak karaciğer beyin gibi duyusal girdileri entegre etmede iyi değildir. Beyin, duyusal girdileri entegre etmek ve vücudun geri kalanını yönetmede gerçekten iyidir, ancak beyin yiyecekleri sindirmede veya bilirsiniz, vücudun geri kalanını beslemede işe yaramaz. Yani her organ uzmanlaşmıştır ve bu çok şaşırtıcı olmanın nedeni budur [laughs]. Bu, organları olan bedenlerin çok şaşırtıcı şeyler yapabilmesinin karmaşık çok hücreli hayvanların nedeni budur: çünkü bu sistem bu emek bölünmesi ilkesini kullanmıştır. Yani kanı iten bir kalbiniz var ve oksijen alan akciğerleriniz var ve ana nokta bu: [it’s] İşbirliği ve ekip çalışması, hücreler ve mitokondri arasındaki sosyallik ve tüm sistemi gerçekten geliştiren organlar.

Yani egzersiz bunu yapar.

Feltman: Evet.

Picard: Vücuttaki her hücreyi birlikte çalışmaya zorlar. Aksi takdirde hayatta kalmayacaksın. Ve sonra egzersizde olan başka şeyler de var. Vücut öngörücü bir enstrüman, doğru …

Feltman: Mm.

Picard: Bu, gelecekte neler olacağına dair tahminler yapmaya çalışır ve sonra buna uyum sağlarsınız. Bu yüzden egzersiz yaptığınızda ve daha sert nefes almanın nedenini daha fazla nefes almaya başladığınızda, bilirsiniz, bilirsiniz, vücudunuzda daha fazla oksijen getirmeniz gerekir, çünkü mitokondrinizin oksijeni tüketmesidir. Ve bu olduğunda, her hücre enerjik durumlarını hissetme yeteneğine sahiptir ve enerji tükeniyormuş gibi hissettiklerinde, çok egzersiz yapıyorsanız ve kaslarınız yanıyorsa, vücudunuz, “Bir dahaki sefere bu gerçekleşeceğim hazır olacağım” diyor. [Laughs] Ve hazırlanıyor – bu programı, egzersiz uyarlaması olarak adlandırdığımız bu hazırlık programını harekete geçiriyor – daha fazla mitokondri yaparak. Böylece vücut egzersizden sonra daha fazla mitokondri yapabilir.

Egzersiz yaparken, mitokondri, çok hızlı bir şekilde yiyecek ve oksijeni dönüştürüyorlar, ATP yapıyorlar ve sonra hücreler – organlar birbirleriyle konuşuyorlar; O zaman bu büyük sosyal kolektifi zorluyorsunuz. O zaman gittiğinde ve dinlenirken ve uyuduğun zaman bilincini kaybedersin [laughs]ve sonra vücudun doğal iyileşme kuvvetleri işe yarayabilir. Şimdi beden, “Bir dahaki sefere bu hazır olacağım” diyor ve sonra daha fazla mitokondri yapıyor. Örneğin, kaslarınızda sahip olduğunuz mitokondri miktarını ikiye katlayabilirsiniz …

Feltman: Vay.

Picard: Egzersiz eğitimi ile. Yani tamamen hareketsiz olmaktan seçkin bir koşucu olmaya giderseniz, kasınızda mitokondri miktarını iki katına çıkaracaksınız. Ve …

Feltman: Bu gerçekten harika.

Picard: Evet. Ve bu, beyin de dahil olmak üzere vücudun diğer bölgelerinde de gerçekleşiyor gibi görünüyor.

Feltman: Laboratuarınızın biraz mitokondri ve zihinsel sağlık üzerinde çalıştığını biliyorum. Bize biraz daha fazlasını anlatabilir misin?

Picard: Mitokondri’nin enerji akma yeteneği temel hücresel fonksiyonları destekler, ancak aynı zamanda beyni de güçlendirir [laughs] Zihni ve şimdi en iyi anlayışımızın, zihnin ne olduğunu ve bilinçli araştırmacıların bunu uzun zamandır tartıştıkları konusunda güçlendirir – sanırım, zihnimiz en iyi, en cimri tanımımız zihnin bir enerji modeli olmasıdır. Ve enerji akışı değişirse, deneyiminiz de değişir. Metabolik psikiyatri adı verilen bir alanda, zihinsel sağlık bozukluklarının aslında metabolik bozukluklar olduğuna dair ortaya çıkan kanıtlar var …

Feltman: Hmm.

Picard: Beynin.

Birkaç klinik çalışma – bazıları yayınlandı, çok daha fazla devam ediyor – ve kanıtlar, mitokondriyi keton cisimleri adı verilen belirli bir yakıt türünün organizmaya tutarlılık getirdiğine dair çok cesaret verici. Ve enerjik olarak bunun enerji akışına karşı direnci azalttığını düşünüyoruz, böylece enerji nöronlar ve beynin yapıları ve daha sonra mitokondri yoluyla daha özgürce akabilir.

Ve bu – insanların bu tıbbi ketojenik tedaviye girdiklerinde bildirdikleri şey budur: Bazen birkaç gün sonra, bazen birkaç hafta sonra daha fazla enerjiye sahip olduklarını hissediyorlar. Ve sonra birçok insanda akıl hastalığı belirtileri iyileşir. Web sitesi Metabolik zihin Klinisyenler, hastalar için ve nasıl bir rehberlik için kaynaklara sahiptir – insanların bakım ekibiyle çalışmaları için bunu kendi başlarına yapmak değil, bunu tıbbi ekipleriyle yapın.

Feltman: Ve biliyorum ki mitokondriler biraz garip, büyüleyici bir evrimsel arka plana sahip.

Picard: Eskiden bakterilerdi ve bir zamanlar yaklaşık iki milyar yıl önce, gezegende yaşayan tek şey tek hücreli, sağ, tek hücreli, bakteri, tek hücreli bir organizma idi. Ve sonra bazı bakteriler – farklı türler vardı – ve daha sonra bazı bakteriler enerji dönüşümü için oksijen kullanabildi; Bu-bunlara oksijen tüketen aerobik denir. Ve sonra, fermantasyon hücreleri olan anaerobik, oksijen tüketici olmayan bakteriler de vardır.

Ve sonra bir noktada, yaklaşık 1,5 milyar yıl önce, daha büyük bir anaerobik hücreye sızan küçük bir aerobik bakteri, bir alphaproteobacterium vardı ya da küçük aerobik bakteri yiyen daha büyük hücre, büyük bir hücre idi, daha sonra küçük aerobik bakteri, daha sonra mitokondriya haline geldi. Yani mitokondri, şimdi olduğumuzun ve bu kritik birleşme türünün gerçekleştiğinde olan şeylerin bir parçası olan bu küçük bakteriydi.

Feltman: Evet.

Picard: Ve hayvanlar mümkün oldu. Ve bir şekilde bu edinim, daha büyük hücre perspektifinden, daha önce mümkün olmayan bir hücre hücresi iletişimi olan hücre-hücre iletişimini etkinleştirdi. Ve bu çok hücreli yaşam ve başlangıçta küçük solucanların ve sonra balıkların ve sonra hayvanların gelişimi için tetikleyici gibi görünüyor. Homo sapiens.

Feltman: Evet, ve bu ilk önerildiğinde gerçekten tartışmalıydı, değil mi?

Picard: Evet. Fantastik bir bilim adamı gibi Lynn Margulis bunu önerdi ve bence makalesinin reddedildiğini düşünüyorum [15] Zamanlar …

Feltman: Vay.

Picard: Muhtemelen Doğa Ve sonra bir grupla [laughs] …

Feltman: [Laughs] Elbette.

Picard: Bir sürü başka dergi. On dört reddetme ve sonunda onu yayınladı ve şimdi bu biyolojinin temel taşı. Yani kalıcılık için kudos …

Feltman: Evet.

Picard: Lynn Margulis için.

Feltman: Ve mitokondri onlarca yıldır bir şeyler sallıyor [laughs]Sanırım.

Picard: Mm-hmm, evet, mitokondrinin nasıl çalıştığını anlamak için birkaç Nobel ödül vardı-özellikle mitokondrinin güç merkezi işlevi için [laughs].

Alanı [molecular] Mitokondriyal tıp 80’lerde doğdu. Postdoc olarak akıl hocam olan Doug Wallace, mitokondrimizi annelerimizden aldığımızı keşfetti. Anne besleyici enerji [laughs] mitokondriden geçirilir. Bunun hakkında güzel bir şey var.

Feltman: Evet. İçeri girdiğiniz için çok teşekkür ederim. Bu çok ilginçti ve önümüzdeki birkaç yıl içinde çalışmalarınızı görmekten gerçekten heyecan duyuyorum.

Picard: Teşekkür ederim. Memnuniyetle.

Feltman: Bugünün bölümü için hepsi bu. Bugünkü konuşmanın bir video sürümüne göz atmak istiyorsanız YouTube sayfamıza gidin. Cuma günü derin dalış büyülemelerimizden biriyle geri döneceğiz. Bu, yunuslarla konuşmak için yapay zekayı kullanıp kullanamayacağımızı soruyor. Evet, gerçekten.

Siz buradayken dinleyici anketimizi doldurmayı unutmayın. Bulabilirsin scienquickly.com/survey. Cevaplarınızı önümüzdeki birkaç gün içinde gönderirseniz, ücretsiz kazanmak için girilirsiniz Bilimsel Amerikan yağma. Daha da önemlisi, bana gerçekten sağlam bir şey yapacaksın.

Bilim hızlı bir şekilde Fonda Mwangi, Kelso Harper, Naeem Amarsy ve Jeff Delviscio ile birlikte Rachel Feltman tarafından üretildi. Bu bölüm Alex Sugiura tarafından düzenlendi. Shayna sahip ve Aaron Shattuck fact kontrolümüzü kontrol ediyor. Tema müziğimiz Dominic Smith tarafından bestelendi. Abone olmak Bilimsel Amerikan Daha güncel ve derinlemesine bilim haberleri için.

İçin Bilimsel Amerikalı, Bu Rachel Feltman. Bir dahaki sefere görüşürüz!