麻醉也在植物上起作用,我们不知道为什么

2021-01-02 08:31:44

人类已经使用麻醉了将近175年,但是我们仍不确定麻醉的作用。研究人员已经从几十个方向提出了这个问题,并提出了许多假设,但是还没有人解释这一机制。输入植物学家。还有谁会想到将维纳斯捕蝇器密封在玻璃盒中,用乙醚充气,然后使其挠痒呢?

一组研究人员决定通过研究麻醉对棘手植物维纳斯捕蝇草(Dioneae muscipula)的影响来解决麻醉的棘手问题。这些小药草(是的,从技术上讲,它们是像香蕉树一样的药草),是这项研究的理想之选,因为它们具有可预测的运动且易于分析。研究人员用利多卡因和乙醚打他们,然后观察他们的反应。他们试图发现它们是否与被这些化学物质袭击的人类产生类似反应。他们发现的东西既显着又莫名其妙。

植物和动物之间相距15亿年的进化,但仍然有许多相似之处。尽管植物在混合物中添加了叶绿体和细胞壁,但细胞结构大致相同。动物进化出肌肉和离散的内部器官来处理来自环境的营养,而植物细胞则更加同质。来自生物体某一部位的植物细胞与来自另一部位的植物细胞比随机选择的两个动物细胞更为相似。除了这些细节和新的组织类型外,在过去的15亿年中,细胞没有发生太大变化。从理论上讲,这就是使植物成为这项研究的理想人选的原因。尽管它们的细胞结构可能相似,但植物仍缺少动物在麻醉中神经元关闭的主要成分。

神经元是神经系统的基本元素,仅在动物中发现,而不在植物中发现。它们将有关感觉和运动的信息从身体的外围部分传递到大脑和背部。通过以原子离子的形式发送电化学信号,神经元可以通过人体进行远距离通信。在像沙奎尔·奥尼尔(Shaquille O’Neal)一样高的人中,这些信号从他的大脑顶部到脚趾尖传播超过8英尺。这些信息大部分以钠离子的形式传递,钠离子是原子大小的带电粒子,它们通过通道从一个神经元传到另一个神经元。利多卡因是牙科医生常用的局部麻醉剂,可阻断这些钠通道,阻止神经元相互发送信息。这就是为什么它们会使您的嘴麻木,那里的神经元无法向您的大脑传递疼痛感。他们停止了。

植物没有神经元,但利多卡因仍会破坏其运动和感觉。只需观看研究人员在维纳斯捕蝇器的根部浸入利多卡因前后的录像带即可。

利多卡因没有神经元会受影响,神经系统也不会使其死亡。发生什么了?我们只能推测。植物的感觉和行为似乎分散了。没有大脑可以控制他们的工作,也没有清晰地组织其“思维过程”。具有大脑和神经系统的动物则相反。他们组织清晰。在植物中,它更加模糊。但是,即使他们没有组织起来,他们也确实像我们一样通过离子通道在各个细胞之间传递信息。这可能是利多卡因在植物中发挥作用,阻止这些渠道并切断交流的地方。这就是为什么维纳斯捕蝇器中的毛细胞不能告诉运动细胞收缩,而在它们之间没有信号通过的原因。

所以,这就是利多卡因。尽管它影响完全不同的细胞类型,但它在植物和动物中遵循相似的机制。但是以太呢?那才是真正的谜。

醚和利多卡因是截然不同的化学物质,具有截然不同的结构,但它们均在植物和动物中用作麻醉剂。在动物中,我们对以太的工作原理有一些猜测。一些结果表明它弄乱了细胞膜,并以某种方式阻止了它们之间的通讯而没有完全破坏它们。这些膜是脂肪分子层,包裹着我们体内的每个细胞,保护它们免受外界环境的侵害。似乎以太干扰了膜并阻止了细胞的交流。大概。但是我们不确定。尽管植物膜之间的差异令人难以置信,但醚仍然有效。它不应该,但是可以。

植物细胞具有细胞壁以提供坚硬的结构,而膜具有控制进入和离开它们的物质的能力。这些细胞膜与动物膜相似,但其中的分子差异很大。比起砖头,它们就像土坯。它们都充当房屋的墙,但结构完全不同。尽管如此,以太还是以某种方式弄乱了他们。我们认为。我们不确定。

这就是科学家们继续以乙醚返回的结论。我们已经知道它可以用作麻醉剂已有近175年的历史,但我们只是不知道如何使用。现在我们知道它适用于植物,但这只会增加更多的奥秘。它表明以太坊比我们所知道的还要强大,我们只是不确切知道那是什么力量。我们已经知道了很长时间。法国生理学家克劳德·伯纳德(Claude Bernard)发现,以太仍可以种植约150年前。今天,我们离原因的答案还很近,但还不多。植物可能会把我们带到那里。

由于动植物生理学之间的惊人差异,植物为麻醉学研究提供了新的窗口。由于动植物的差异很大,因此这项研究使我们可以放大两者的相似元素。麻醉剂可能以相同的方式影响动植物的细胞,因此植物可以为我们的细胞提供机制的窗口。如果您要诊断问题,则将其减少到尽可能少的变量,并消除尽可能多的因素。对整个生物很难做到这一点,因此比较动植物可以为我们提供这种观点。通过查看这些根本不同的生物,我们可以放大两者相同的几样东西,希望它是麻醉效果的来源。

到目前为止,我们已经了解到麻醉药确实可以阻止这些植物的生长,但仅此而已。已经有一些科学家解决了这个问题,但是他们还没有走得很远。幸运的是,这项工作的进行速度可能比动物麻醉学研究快。有关植物研究的伦理问题较少,因此可以完成更多研究。植物也比动物更易于维护和控制,因此与在大鼠或猪上进行试验相比,这项工作可以更快,更一致地完成。

尽管对麻醉在植物中的作用的研究尚未使我们更进一步了解其对植物的作用,但它可以帮助我们弄清麻醉如何对我们起作用。我们知道如何安全地进行麻醉,如何唤醒被麻醉的人,以及如何正确地进行麻醉,因此没有人会在手术中感到疼痛。我们对麻醉非常了解,但是植物可能是找出细节的答案。现在,麻醉科学就像爱因斯坦之前的物理学一样。我们了解重力的存在,知道如何测量和使用它,并且有依靠它的数学公式可以很好地工作,但我们仍然不了解它是什么。爱因斯坦通过解释重力为什么会做,而意识到这是时空的曲率,并永远改变了物理学。麻醉学家爱因斯坦可能是一位植物学家,他一遍又一遍地戳金星捕蝇器,试图知道为什么它没有做不做的事情。

Perouansky,M.(2012年)。寻求麻醉剂统一模型的探索:克劳德·伯纳德(Claude Bernard)身影百年。麻醉学,117(3),465–474。 https://doi.org/10.1097/ALN.0b013e318264492e

Yokawa,K.,Kagenishi,T.,Pavlovič,A.,Gall,S.,Weiland,M.,Mancuso,S.,& Baluška,F.(2018年)。 麻醉药会阻止植物器官的各种运动,影响内吞小泡的循环利用和ROS稳态,并阻止金星捕蝇器的动作电位。 植物学年鉴,122(5),747-756。 https://doi.org/10.1093/aob/mcx155 Yokawa,Ken,Kagenishi,T.,& Baluška,F.(2019年)。 麻醉剂,麻醉剂和植物。 植物科学趋势,24(1),12-14。 https://doi.org/10.1016/j.tplants.2018.10.006