شگفتی علمی: فیلم‌برداری از میمی‌ویروس غول‌پیکر زنده!

افزایش علاقه عمومی به ویروس‌ها در دوران پاندمی COVID-19

پاندمی COVID-19 باعث افزایش علاقه عمومی به یادگیری درباره ویروس‌ها و چگونگی ایجاد بیماری‌ها شد. توجه زیادی به انتقال مفاهیم ویروس‌شناسی به عموم مردم معطوف شده است تا آگاهی درباره گسترش و پیشگیری از بیماری‌های ویروسی افزایش یابد. اما در زمینه آموزش زیست‌شناسی، چگونه می‌توانیم فرآیندهای میکروسکوپی مانند عفونت‌های ویروسی را به دانش‌آموزان در کلاس درس توضیح دهیم؟ در آموزش علوم مدرن، «دیدن یعنی باور کردن» — معلمان اکنون سعی دارند با استفاده از تصاویر و ویدیوهای جذاب، توجه دانش‌آموزان را جلب کنند و تنها به نمودارهای کتاب‌های درسی تکیه نکنند.

چالش‌های مشاهده ویروس‌ها در کلاس درس

با این حال، در مورد ویروس‌ها یک مشکل عمده وجود دارد. ویروس‌ها معمولاً نمی‌توانند تحت میکروسکوپ نوری معمولی که در کلاس‌های مدرسه و دانشگاه موجود است، دیده شوند و برای مشاهده آن‌ها به تجهیزات تخصصی و گران‌قیمت نیاز است. اما در یک مطالعه که در تاریخ ۸ نوامبر ۲۰۲۴ در مجله میکروبیولوژی و آموزش زیست‌شناسی منتشر شد، تیمی به رهبری پروفسور ماساهارو تاکمورا از دانشگاه علوم توکیو موفق به ثبت فرآیند عفونت ویروسی تحت میکروسکوپ نوری شد و ویدیویی شگفت‌انگیز از نتایج خود تهیه کرد.

ویروس میمی‌ویروس: کلید موفقیت در مشاهده عفونت ویروسی

کلید این فرآیند، یک ویروس «غول‌پیکر» به نام میمی‌ویروس بود. این تحقیق به‌طور مشترک توسط خانم‌های کاناکو موریوکا و آیومی فوجیدا از شرکت یونه پروداکشن در توکیو، ژاپن انجام شده است. میمی‌ویروس سایز ذره‌ای بسیار بزرگ‌تر از بیشتر ویروس‌ها دارد و می‌تواند تحت میکروسکوپ نوری دیده شود، که آن را به گزینه‌ای ایده‌آل برای استفاده به عنوان ابزار آموزشی تبدیل می‌کند.

نحوه عفونت میمی‌ویروس به آکانتاموبا

محققان در تلاش بودند تا مشاهده کنند که میمی‌ویروس چگونه یک میکروب به نام آکانتاموبا را آلوده می‌کند. مشاهده آمیب‌ها تحت میکروسکوپ دشوار است زیرا آن‌ها به طور مداوم در یک محیط مایع حرکت می‌کنند؛ بنابراین، از یک محیط کشت اصلاح‌شده استفاده کردند که حاوی یک ماده ژله‌ای به نام آگار بود. این محیط کشت همچنین حاوی ویروس‌هایی بود که آمیب‌ها را آلوده می‌کردند و پس از عفونت، سلول‌های آکانتاموبا که در زیر ژل آگاروز حرکت می‌کردند، به تدریج کند شدند.

تحقیقات جدید در زمینه عفونت ویروسی

محققان توانستند فیلم‌برداری از سلول‌های فردی را در حین عفونت انجام دهند؛ در واقع، ما می‌توانیم تمام مراحل فرآیند عفونت ویروسی را در تصاویر آن‌ها مشاهده کنیم. در حالی که سلول‌های سالم آکانتاموبا در ابتدا در حال حرکت بودند، به تدریج سرعت آن‌ها کاهش یافته و پس از عفونت با میمی‌ویروس متوقف می‌شوند. هنگامی که سلول‌های آمیب متوقف می‌شوند، محققان توسعه یک «کارخانه ویریون» را درون سلول آمیب مشاهده کردند که ویریون‌های بیشتری یا ذرات ویروسی تولید می‌کرد. در نهایت، سلول عفونی می‌میرد زیرا غشای آن پاره می‌شود.

پروفسور تاکمورا بر نوآوری این مطالعه تأکید می‌کند و می‌گوید: «برای اولین بار در جهان، موفق شده‌ایم رویدادهایی را که در عفونت ویروسی اتفاق می‌افتد، به طور مداوم در یک بازه زمانی طولانی مشاهده کنیم — مانند تکثیر ویروس، آزاد شدن آن از سلول‌ها و مرگ سلول‌ها در طول این فرآیند.»

فیلمی که نشان می‌دهد چگونه یک سلول آکانتاموبا توسط میمی‌ویروس عفونی می‌شود، سپس در یک کلاس بیولوژی در دانشگاه علوم توکیو نمایش داده شد و واکنش‌های مثبتی را به دنبال داشت. محققان مشاهده کردند که این فیلم تأثیر زیادی بر درک برخی از دانش‌آموزان از ویروس‌ها داشته و به نظر می‌رسد که دیدگاه‌های آن‌ها را به سمت دیدگاه‌های علمی و بیولوژیکی تغییر داده است. این مطالعه همچنین اطمینان می‌دهد که هیچ‌گونه نقضی در دستورالعمل‌های ایمنی بیولوژیکی وجود ندارد، زیرا سلول‌های آکانتاموبا و ویروس‌ها در یک آزمایشگاه مناسب پرورش داده می‌شوند. دانش‌آموزان در کلاس به واقع هیچ‌یک از تجهیزات را در دست نمی‌گیرند و تمرکز تنها بر روی نمایش ویدئوی فیلم‌برداری شده در محیط کلاس است.

پروفسور تاکمورا اطمینان دارد که این فیلم ابزاری ارزشمند برای آموزش بیولوژی خواهد بود و توضیح می‌دهد: «این فیلم درک دانش‌آموزان از مکانیزم‌های تکثیر ویروس را افزایش می‌دهد و اهمیت بیولوژیکی ویروس‌ها، تأثیر آن‌ها بر سرنوشت سلول‌های میزبان و نقش آن‌ها در اکوسیستم‌ها را برجسته می‌کند.»

تا کنون، ویروس‌ها در سایه‌ها پنهان مانده بودند و تنها از طریق فناوری‌های پیشرفته قابل مشاهده بودند؛ اما این فیلم انقلابی همه چیز را تغییر می‌دهد. ما مطمئن هستیم که این فیلم منحصر به فرد برای متخصصان ویروس‌شناسی و آموزش علم در سراسر جهان ارزشمند خواهد بود!