به گزارش سلام نو آنطور که عصر ایران نوشته است تا به حال، کتاب‌های زیست‌شناسی به ما آموخته‌اند که فقط باکتری‌ها می‌توانند نیتروژن را از جو جذب و آن را برای زندگی قابل استفاده کنند. برخی گیاهان مانند حبوبات نیز از طریق همزیستی با باکتری‌ها در ریشه‌هایشان، این کار را انجام می‌دهند. اما کشف اخیر […]
به گزارش سلام نو آنطور که عصر ایران نوشته است تا به حال، کتاب‌های زیست‌شناسی به ما آموخته‌اند که فقط باکتری‌ها می‌توانند نیتروژن را از جو جذب و آن را برای زندگی قابل استفاده کنند. برخی گیاهان مانند حبوبات نیز از طریق همزیستی با باکتری‌ها در ریشه‌هایشان، این کار را انجام می‌دهند. اما کشف اخیر دانشمندان، داستانی جدید را روایت می‌کند.
نیتروژن: عنصری حیاتی
نیتروژن، عنصری ضروری در دنیاست که در کشاورزی و بخش‌های مختلف زندگی بشر نقشی تعیین‌کننده ایفا می‌کند.
کشف اندامکی شگفت‌انگیز
در دو مقاله اخیر، تیمی از دانشمندان بین‌المللی، از اولین اندامک تثبیت کننده نیتروژن در یک سلول یوکاریوتی رونمایی کردند. این اندامک، چهارمین نمونه در تاریخ اندوسیمبیوز اولیه به شمار می‌رود (فرآیندی که طی آن یک سلول پروکاریوتی توسط یک سلول یوکاریوتی بلعیده شده و به جای همزیستی، به یک اندامک تبدیل می‌شود).
تایلر کول، محقق فوق دکترای دانشگاه کالیفرنیا و اولین نویسنده یکی از این مقالات، در این باره می‌گوید:
“ایجاد اندامک از چنین موجوداتی، بسیار نادر است. فکر می‌کنم اولین باری که این اتفاق رخ داد، زندگی پیچیده‌ای را به وجود آورد. هر چیزی که پیچیده‌تر از یک سلول باکتریایی است، وجودش را مدیون این اتفاق است. این رویداد حدود یک میلیارد سال پیش یا بیشتر دوباره برای کلروپلاست رخ داد و به ما گیاهان را داد.”
سومین نمونه شناخته شده، شامل میکروبی شبیه به کلروپلاست است. جدیدترین کشف، اولین نمونه از اندامک تثبیت کننده نیتروژن است که محققان آن را نیتروپلاست می‌نامند.
راز چند دهه‌ای
کشف این اندامک، مستلزم کمی شانس و چندین دهه کار و تلاش بوده است. در سال ۱۹۹۸، جاناتان زهر، استاد علوم دریایی دانشگاه کالیفرنیا، یک توالی DNA کوتاه را در آب دریای اقیانوس آرام پیدا کرد که به نظر می‌رسید از یک سیانوباکتری ناشناخته تثبیت کننده نیتروژن است. او و همکارانش سال‌ها این ارگانیسم مرموز که آن را UCYN-A نامیدند مورد مطالعه قرار دادند.
در همان زمان، کیوکو هاگینو، دیرینه‌شناس دانشگاه کوچی ژاپن به سختی می‌کوشید تا یک جلبک دریایی را پرورش دهد که بعدها مشخص شد میزبان UCYN-A است.
بیش از ۳۰۰ نمونه برداری انجام شد و این مطالعه بیش از یک دهه طول کشید ولی هاگینو در نهایت موفق شد تا این جلبک را پرورش داده و این امکان را برای دیگر محققان فراهم کرد تا مطالعات‌شان درباره UCYN-A و میزبان جلبک دریایی‌اش را همزمان در آزمایشگاه شروع کنند.
دانشمندان سال‌ها UCYN-A را یک همزیستی درونی می‌دانستند که ارتباط نزدیکی با جلبک دارد؛ اما دو مقاله جدید حکایت از آن دارد که UCYN-A با همزیستی قبلی با میزبان خود تکامل پیدا کرده و حالا با معیارهای یک اندامک مطابقت دارد.
منشا اندامک‌ها
در ماه مارس سال ۲۰۲۴، مقاله‌ای در مجله Cell منتشر شد که طی آن، زهر و همکارانش از موسسه فناوری ماساچوست، موسسه علوم دریایی بارسلونا و دانشگاه رود آیلند نشان دادند که نسبت اندازه بین UCYN-A و میزبان‌های جلبکی آنها در گونه‌های جلبک‌های دریایی هاپتوفیت Braaudosphaera bigelowii مختلف مشابه است.
محققان برای نشان دادن اینکه رشد سلول میزبان و UCYN-A توسط تبادل مواد مغذی کنترل می‌شود، از یک مدل استفاده کردند. متابولیسم آنها به هم مرتبط بود و این هماهنگی در نرخ رشد، باعث شد که محققان UCYN-A را “اندامک مانند” بنامند.
