تمكن فريق من الباحثين في النمسا من تحديد ثلاثة بروتينات تعمل كمفتاح حاسم للسماح للحيوانات المنوية بالاندماج مع البويضة، يعد هذا الاكتشاف نقطة تحول في فهم عملية الإخصاب، حيث يُظهر كيف يمكن للذكاء الاصطناعي أن يلعب دورا مهما في الأبحاث العلمية.

استخدام الذكاء الاصطناعي في الأبحاث العلمية

استخدم الباحثون أداة الذكاء الاصطناعي AlphaFold من Google DeepMind، التي حصل مطوروها على جائزة نوبل في الكيمياء مؤخرا، للكشف عن كيفية تفاعل بروتينات الحيوانات المنوية على المستوى الجزيئي. هذه الأداة تسلط الضوء على جوانب أساسية من الإخصاب التي كانت بعيدة المنال سابقا.

عملية الإخصاب: من الحيوانات المنوية إلى البويضة

تبدأ عملية الإخصاب عندما تنتقل الحيوانات المنوية إلى البويضة، مسترشدة بإشارات كيميائية، وعندما تصل الحيوانات المنوية إلى البويضة، ترتبط بسطحها، مما يؤدي إلى اندماج مادتها الوراثية لتشكيل الزيجوت، أو البويضة الملقحة، على الرغم من أهمية هذه العملية، ظلت الآليات الجزيئية الدقيقة التي تسمح بهذا التفاعل غير مفهومة.

البحث عن البروتينات الحاسمة

في مختبر أندريا باولي في معهد أبحاث علم الأمراض الجزيئي (IMP) في فيينا، عمل الباحثون بالتعاون مع مختصين دوليين، حيث استخدموا AlphaFold Multimer للتنبؤ بالتفاعلات البروتينية التي توجه اندماج الحيوانات المنوية والبويضة.

ركز الفريق على بروتينات غشاء الحيوانات المنوية، واستخدم AlphaFold للتنبؤ بالبروتينات التي قد ترتبط معًا. وكشف تحليلهم أن بروتينين معروفين سابقًا، وهما Izumo1 و Spaca6، يتفاعلان مع بروتين ثالث حديث الاكتشاف، Tmem81.

اكتشاف البروتين الجديد وتأثيره على الخصوبة

عبر أندرياس بلاها، المؤلف المشارك للدراسة، عن دهشته لاكتشاف بروتين جديد لم يتم وصفه من قبل. وأوضح أن المركب الثلاثي الجديد، المكون من Izumo1 و Spaca6 و Tmem81، يلعب دورًا حاسمًا في الإخصاب. وعندما تم تعطيل هذا المركب، أصبحت ذكور سمك الزرد والفئران عقيمين، مما يؤكد أهميته.

التفاعل مع بروتينات البويضات

أظهر الباحثون أن مركب بروتين الحيوانات المنوية هذا يتفاعل مع بروتين سطح البويضة في سمك الزرد، المعروف باسم Bouncer، والذي يعمل كـ "قفل"، مما يسمح للحيوانات المنوية بالاندماج مع البويضة. يُظهر دور Bouncer في سمك الزرد تشابها مع وظيفة Juno في الثدييات، على الرغم من أن هذه البروتينات غير مرتبطة تطوريا.

أهمية الاكتشاف

يشير هذا الاكتشاف إلى أنه على الرغم من أن بروتينات الحيوانات المنوية محفوظة عبر الأنواع، فإن بروتينات البويضات تطورت بشكل مستقل لتسهيل الإخصاب في الفقاريات المختلفة. وأوضح أندريا باولي، المؤلف الرئيسي للدراسة، أن "الحفاظ على هذه البروتينات عبر ملايين السنين من التطور يدل على أهمية عملية القفل والمفتاح هذه".

التجارب والتأكيدات على النتائج

أكد الباحثون صحة تنبؤاتهم التي تم إنشاؤها بواسطة الذكاء الاصطناعي من خلال التجارب على الكائنات الحية، حيث أظهروا أن هذا المركب البروتيني موجود ليس فقط في سمك الزرد، ولكن أيضًا في الفئران والبشر. وهذا يشير إلى أن نفس مركب بروتين الحيوانات المنوية يمكن أن يكون سمة شاملة لإخصاب الفقاريات.

آفاق جديدة في علاج الخصوبة

يفتح هذا الاكتشاف آفاقا جديدة لاستكشاف علاجات الخصوبة والصحة الإنجابية، حيث إن البروتينات المعنية ضرورية لعملية الاندماج. يتطلع الباحثون إلى استكشاف كيفية تطور بروتينات البويضات المتنوعة لدى الأنواع الحية المختلفة للتفاعل مع آلية الحيوانات المنوية المحفوظة، مما قد يسهم في تطوير استراتيجيات علاجية جديدة لتحسين الخصوبة.

يمثل هذا الاكتشاف استخداما مثيرا للذكاء الاصطناعي في الأبحاث البيولوجية، ويدل على إمكانية توسيع آفاق العلم لفهم آليات الإخصاب بشكل أعمق.