نوشته

فرگشت حیات پیچیده روی زمین، نسخه 2؟

پاراکاریون میوجینسیس  سلولی بی همتا از اعماق اقیانوس آرام که نه یوکاریوت است و نه پروکاریوت

گروهی از بیولوژیستهای ژاپنی بیشتر از یک دهه است که بدنبال اشکال جالب توجه حیات در نزدیکی یک آتش فشان زیر دریایی به نام میوجین در عمق 1200 متری اقیانوس آرام هستند.

آنها در سال 2010 توده ای از کِرم را در نزدیکی یک دودکش آب گرم جمع آوری کردند. خود کِرمها جالب توجه نبودند اما میکروبهایی که به کرمها متصل بودند توجه گروه را جلب کرد.

یکی از میکروبها، یک سلول بود که بنظر می آمد یوکاریوت باشد اما با بررسی بیشتر جریان به نحو آزار دهنده ای رمزآلود شد. این سلول دارای هسته ای بود که در نگاه اول کاملا طبیعی بنظر می رسید. دارای غشاهای داخلی و چند ارگانیزم همزیست بود. یک دیوار سلولی نظیر یوکاریوت قارچها و جلبکها داشت و همانند سایر گونه هایی که از اعماق آب می آیند فاقد کلروپلاست بود. اندازه آن نیز نسبتا بزرگ بود، حدود 100 برابر یک باکتری معمولی. هسته بزرگ آن نیز حدود نصف سلول را پر میکرد.

در آن زمان تصور شد که این هم یک نوع یوکاریوت است و همینکه توالی ژنتیکی آن بدست آید میتوان براحتی جایگاه آنرا در درخت حیات مشخص نمود.

اما با نگاه دقیقتر تفاوتها آشکار میشوند. همه یوکاریوتها دارای هسته میباشند اما ساختار هسته مشابه ساختار سلول است. غشا خارجی و همه غشاهای داخلی دو لایه هستند و دی اِن اِی بدقت داخل کروموزومهای ضخیمی بسته بندی شده است. پروتئین های سلول روی ریبوزوم ها سوار شده اند و جدا از هسته سلول میباشند. 

اما سلولی که از آتش فشان میوجین آمده متفاوت است. غشا آن یک لایه است و چند حفره دارد. دی اِن اِی از فیبرهای ظریفی تشکیل شده که مشابه باکتری میباشد. کروموزومها ضخیم نیستند و ریبوزومها هم در داخل هسته و هم خارج آن وجود دارند. شبیه سازی سه بعدی نشان داد که بعضی از همزیستهای این سلول شکل مارپیچ مانندی شبیه یک باکتری دارند و بنظر میاید که این باکتریها جدیدا بداخل سلول نفوذ کرده اند. به عبارت ساده تر، این سلول هیچ شباهتی به یک یوکاریوت امروزی ندارد.

گروه محققان آنرا پاراکاریون میوجنسیس نامگذاری کردند. مقاله ای که در ژورنال "الکترون میکروسکوپی" منتشر نمودند عنوانی بسیار وسوسه انگیز داشت: "پروکاریوت یا یوکاریوت؟ یک میکروارگانیزم بی همتا از اعماق دریا"

اما علیرغم تیتر زیبا، این مقاله به پرسش اساسی در مورد ماهیت این سلول هیچ جوابی ارائه نکرد. تلاش برای یافتن توالی ژنوم نیز راه بجایی نبرد. با وجود 15 سال تجربه، گروه محققان چنین چیزی را تا آن زمان مشاهده نکرده بودند. 

اکنون سه احتمال در مورد ماهیت این سلول متصور میباشد:

1. یک یوکاریوت بسیار وفق یافته است.

یوکاریوتی که تحت شرایط نامعمول اعماق دریا ساختار خود را تغییر داده است. اما احتمال درست بودن این فرضیه کم است. سلولهای زیادی از اعماق دریا بدست آمده اند که هیچ کدام شبیه این نیستند. بعلاوه، آن یوکاریوتهایی که قابلیت اشتقاق بالا دارند، هر چند بسیاری از ویژگیهای سلول اولیه را از دست میدهند اما ویژگیهایی که تغییر نکرده اند کماکان ماهیت یوکاریوتی سلول را برملا میکنند.

2. یک فسیل زنده است.

شاید این سلول واقعا یک فسیل زنده باشد که از گذشته های دور بجا مانده و نتوانسته همانند یوکاریوتهای امروزی تکامل پیدا کند. اما چگونه چنین چیزی میتواند اتفاق بیافتد در حالی که محیط زیست این سلول در طی زمان دچار تغییر شده است. و چرا فقط یک سلول یافت شده است. اگر جمعیت بیشتری از این سلول پیدا شده بود میشد تصور کرد که یک کلونی سلولی برای زمان طولانی دوام بیاورد، اما کلونی های کم جمعیت بسیار زود منقرض میشوند.

3. حیات پیچیده روی زمین، نسخه 2.

شرلوک هلمز میگوید: هنگامی که تمام احتمالات غیرممکن را حذف کنیم، آنچه باقی میماند، هر چند غیر محتمل بنظر آید ولی باید حقیقت داشته باشد.

هر چند دو احتمالی که ارائه شد غیر ممکن نیستند، اما احتمال سوم بسیار جالب توجه است.

این سلول شاید یک پروکاریوت است که با بدست آوردن چند همزیست داخلی در مسیر تکامل به سمت یوکاریوت قرار دارد. اگر این احتمال صحیح باشد، این سلول در حال برداشتن اولین قدم لازم برای تشکیل حیات پیچیده میباشد. تمام یوکاریوتهای روی زمین حاصل فرگشت همزیستی یک سلول پروکاریوت و یک باکتری هستند که تبدیل به میتوکندری شد. تمام ویژگیهای منحصر بفرد این سلول همانی هستند که ما پیش بینی میکردیم از تلفیق یک پروکاریوت و همزیست داخلی بوجود آید و جمعیت بسیار اندک آن را نیز توضیح میدهد.

اگر سلولهای دیگری مشابه این یکی در اعماق دریا وجود داشته باشند، به احتمال زیاد منقرض خواهند شد زیرا مسیر کامل فرگشت به یک یوکاریوت را طی نکرده اند. ریبوزومها هنوز از محفظه هسته جدا نشده اند و سلول صاحب جنسیت نشده است.

اما اگر به احتمال یک در میلیون، مسیر فرگشت به یک یوکاریوت را طی کند، بذر دومین هسته حیات پیچیده بر روی زمین کاشته شده است.