نوشته

سرنخ های جدید که توضیح میدهد چگونه حیات در اعماق دریا نور میسازد

اگر به اعماق اقیانوسها شیرجه بزنید می بینید که نور در آنجا حکمرانی میکند. حدود نود درصد ماهیان و خرچنگهایی که در عمق بین صد تا هزار متری زندگی میکنند از خود نور تولید مینمایند. دانشمندان هزاران ارگانیزم زیست تاب (bioluminescent) را در سراسر درخت حیات فهرست برداری کرده اند اما همواره در شگفت بوده اند که زیست تابی چگونه بوجود آمده است. در چندین پژوهش اخیر، محققان به پیشرفتهای چشمگیری در فهم مبداء زیست تابی دست یافته اند، هم از منظر فرگشتی و هم از منظر شیمیایی.

یکی از چالشها از دیرهنگام این بوده که مشخص شود چند دفعه بطور جداگانه زیست تابی بوجود آمده است. هر چند بیشتر نمونه های آشنای زیست تابی مربوط به ارگانیزمهای خشکی زی میباشد (نظیر کرم شبتاب) ولی عمده رویدادهای مربوط به زیست تابی در اقیانوسها بوده است. در واقع زیست تابی را در هیچ یک از گونه های مهره داران و یا گیاهان گلدار نمی‌بینیم.

در اعماق اقیانوس، نورانی بودن به یاری موجودات میآید تا شکار را جذب کنند، با یکدیگر ارتباط برقرار کنند و یا از خود دفاع کنند. ماتئو دیویس که زیست شناسی از دانشگاه سنت کلاود میباشد و همکارانش دریافتند که آن دسته از ماهیانی که از نور برای ارتباط و یا علامت دادنهای عاشقانه (برای جفت یابی) استفاده میکنند بسیار متنوع تر میباشند. در طی یک دوران 150 میلیون ساله، چنین ماهیانی بیشتر از انواع دیگر ماهیان به گونه های جدید فزونی یافتند. از طرف دیگر آن دسته از ماهیانی که از نور منحصرا برای استتار خود استفاده میکردند تنوع کمتری یافتند. علامت دهی عاشقانه بسادگی میتواند تغییر کند که این تغییر بنوبه خود زیرگونه های جدیدی را بوجود میآورد که در نهایت به انشعاب گونه ای جدید منجر میشود.

مطالعاتی که بر روی ماهیان پرتو-بالگان انجام شده (این گروه 95 درصد تمام گونه های ماهی را شامل میشود) نشان میدهد که زیست تابی حداقل 27 مرتبه فرگشت یافته است و تخمین زده میشود که زیست تابی در تمام فرمهای حیات حداقل 50 مرتبه بطور جداگانه پدیدار شده است.

در تمام ارگانیزمهای درخشان، زیست تابی به سه مؤلفه نیاز دارد: اکسیژن، یک پیگمنت ساطع کننده نور که لوسیفرین خوانده میشود و آنزیمی که لوسیفریز نامیده میشود. هنگامی که لوسیفرین با اکسیژن واکنش انجام میدهد (طی فرایندی که لوسیفریز آنرا تسهیل کرده است)، یک ترکیب ناپایدار تشکیل میشود که با برگشت به حالت پایدار در حداقل سطح انرژی نور گسیل میکند.

عجیب اینکه لوسیفرین ها در مقایسه با لوسیفریزها بسیار کمتر هستند. در حالیکه هر گونه ای از موجودات لوسیفریز یکتای خود را دارد، تنها چهار نوع لوسیفرین مسئول ایجاد نور در بیشتر موجودات دریازی میباشد. نزدیک به بیست گروه از ارگانیزمهای زیست تاب در دنیا وجود دارند و یک نوع لوسیفرین بنام کوئلنترازاین، پیگمنتی است که در نه گروه از آن بیست گروه نور ساطع میکند. اما اشتباه است که تصور کنیم تمام ارگانیزمهای حامل این نوع لوسیفرین از جد مشترکی فرگشت یافته اند. در واقع بیشتر آنها این لوسیفرین را با تغذیه بدست آورده اند. حتی در عروس دریایی که برای اولین بار این پیگمنت کشف شد بعدا کاشف بعمل آمد که این لوسیفرین را با تغذیه از بعضی خرچنگهای ریز بدست آورده است.

محققان سرنخ دیگری بدست آوردند که ممکن است دلیل رواج پیگمنت کوئلنترازاین در اعماق دریا را توضیح دهد. این مولکول در ارگانیزمهایی که نور ساطع نمیکنند نیز وجود دارد اما عملکرد متفاوتی دارد: یک آنتی اکسیدان قوی است.

فرضیه ای که بعضی محققان پیشنهاد میکنند این است که شاید کوئلنترازاین در ابتدا در ارگانیزمهای دریایی نزدیک به سطح آب بوجود آمده است تا آنها را در مقابل تنشهای اکسایشی محافظت کند که معلول تابشهای مضر خورشیدی و نرخ بالای تنفس است. هنگامی که این ارگانیزمها به عمق دریا نقل مکان کردند، نیاز به آنتی اکسیدان کمتر بود ولی خاصیت نور تابی کوئلنتر از این کاربرد مفیدتری یافت.