- 瘧疾寄生蟲充滿了微小的晶體。它不會停止旋轉，這是一種奇怪的行為，幾十年來一直困擾著科學家。
- 現在研究人員發現這些晶體從過氧化氫的分解中獲取能量。這是類似於火箭發動機中使用的反應的反應。
- 這種連續的旋轉可以透過安全地去除有毒的過氧化物和管理有害的鐵化合物來幫助寄生蟲生存。
影響：這項發現可能為新的瘧疾治療方法打開大門。並激發微觀機器人技術的進步。
瘧原蟲體內的旋轉晶體
引起瘧疾的寄生蟲的每個細胞都是致命的。 惡性瘧原蟲 有一個小隔間，裡面裝滿了非常小的鐵晶體。當寄生蟲還活著時，這些晶體會不斷移動：它們在有限的空間中旋轉、彈跳和碰撞。就像機械中劇烈搖晃的零錢一樣。它們的移動速度如此之快且不可預測，以至於標準科學儀器難以追蹤它們。當寄生蟲死亡後，運動會立即停止。
這些鐵晶體長期以來一直是抗瘧藥物的主要焦點。但自從第一次看到它們以來，它們不尋常的運動就讓科學家感到困惑。 「人們不會談論他們不理解的事情。因為這些晶體的運動非常神秘和奇怪。幾十年來，它一直是寄生蟲學的盲點，」猶他大學斯賓塞福克斯埃克爾斯醫學院 (SFESOM) 生物化學副教授 Paul Sigala 博士說。
現在，Sigala 的團隊發現了這種奇怪行為背後的機制。這些晶體由化學反應推動，類似於推動火箭的化學反應。
這些發現可能會指明新的策略。它也為設計奈米級機器人系統提供了見解。研究結果發表於 附：。
類似火箭的化學反應為晶體的運動提供動力。
研究人員發現這些晶體是由一種稱為血紅素的含鐵化合物製成的。它透過過氧化氫分解成水和氧氣而被活化。此反應釋放能量。這是移動晶體所需的力。
這種類型的推進在航空航天工程中是眾所周知的。其中過氧化氫被用作發射太空船的燃料。但此前從未在生物系統中發現過它。 SFESOM 生物化學博士後研究員 Erica Hastings 博士表示：“過氧化氫的分解已被用來為大型火箭提供動力，但我認為以前從未在生物系統中觀察到過這種現象。”
過氧化氫在狹小的空間中含量豐富。那是儲存水晶的地方。寄生蟲會產生過氧化氫作為天然副產品。這使其成為潛在能源的有力選擇。實驗證實，僅過氧化氫就可以導致分離的晶體旋轉。即使在寄生蟲之外
當寄生蟲在低氧條件下生長時，會減少過氧化氫的產生。晶體的速度減慢到正常速度的一半左右。即使寄生蟲仍然健康。
為什麼 Crystal Motion 可以幫助寄生蟲生存
研究人員認為，這種持續的運動可能在幫助寄生蟲生存方面發揮重要作用。一種可能的解釋與具有劇毒的過氧化氫有關。旋轉晶體可以幫助寄生蟲安全地分解過量的過氧化物。這降低了有害化學反應造成損壞的風險。
Sigala 指出了另一個好處。移動可以防止晶體黏在一起。這限制了儲存額外血紅素的能力。如果晶體聚集在一起，就會失去更有效地處理血紅素所需的表面積。如果寄生蟲能夠移動，它可能能夠更有效地管理這個過程。
對新藥和奈米技術的影響
研究人員表示，這些旋轉晶體是生物學中第一個已知的自驅動金屬奈米粒子的例子。他們懷疑自然界其他地方也可能有類似的過程。
這項發現可能有助於指導微型先進機器人的開發。 「奈米工程自驅動顆粒可用於各種工業應用和藥物傳輸。我們認為這些結果具有潛在的見解，」西加拉說。
它還具有潛在的醫學應用。 「我們認為過氧化氫的分解可能在減少細胞壓力方面發揮重要作用，」西加拉說。 “如果有辦法阻止晶體表面的化學物質，僅此一點就足以殺死寄生蟲。”
這是因為該機制與人類細胞中發現的機制非常不同。因此，它是新療法的一個有吸引力的目標。旨在幹擾這一過程的藥物不太可能引起有害的副作用。 「如果我們將藥物靶向與人類細胞非常不同的區域，「如果我們能夠確定這種寄生蟲與我們自己的寄生蟲有何不同，這將為我們提供新的醫學方法。 」
結果將發表於 附： 它是「瘧疾寄生蟲中瘧原蟲色素晶體運動的化學驅動力」。
這項工作得到了美國國立衛生研究院（撥款號 R35GM133764、R21AI185746、R35GM14749 和 T32AI055434）、猶他州鐵和血紅素疾病中心（撥款編號 U54DK110858）、猶他大學普萊斯大學支持大學的普萊斯大學支持大學。內容由作者全權負責。不一定代表美國國立衛生研究院的官方觀點。
