98 دقیقه
تحقیقات جدید نشان میدهد که نور زیستی (بیولومینسانس) احتمالاً یک صفت اجدادی در هشتمرجانها بوده است، اما امروزه تنها تعداد اندکی از گونهها هنوز توانایی درخشیدن را حفظ کردهاند. دانشمندان اکنون در پی فهمیدن این هستند که چه زمانی و به چه دلایلی این توانایی در شاخههای متعدد از بین رفته است — پرسشی که میتواند بخشهایی از تصویر ما از اکوسیستمهای دریایی باستان را بازنویسی کند. بررسی تاریخچه تکاملی، نقشِ زیستگاهها، و پیامدهای اکولوژیکی این از دسترفتن نور، چارچوبی برای درک بهتر تنوع عملکردهای زیستتابی در اکوسیستمهای مدرن و کهن فراهم میآورد.
درخششی از گذشته: نتیجهگیریهای اصلی مطالعه
پژوهشگران تاریخچه تکاملی هزاران گونه هشتمرجان را بازسازی کردند و به این نتیجه رسیدند که اجداد مشترک این گروه احتمالاً نور زیستی تولید میکردهاند. این نتیجه بدین معنی است که توانایی تولید نور در مراحل اولیه تکامل گروه وجود داشته و سپس در امتداد شاخههای فرعی مختلف بهطور مکرر از دست رفته است. مطالعه که در نشریه Proceedings of the Royal Society B Biological Sciences منتشر شده، ناپدید شدن نور زیستی را نه صرفاً یک کنجکاوی طبیعی، بلکه یک معمای فعال تکاملی میداند که نیاز به بررسی مکانیسمهای مولکولی، فیلوجنتیکی و زیستمحیطی دارد. روشهای مورد استفاده شامل بازسازی فیلوجنی مبتنی بر توالیهای مولکولی، آنالیزِ حالتِ اجدادی (ancestral state reconstruction) و مدلهای تطبیقی برای بررسی الگوهای تکرارشونده از دست رفتنِ صفت بودند؛ این ترکیبِ روششناسی به پژوهشگران اجازه داد تا الگوهای زمانی و مکانی تغییرات در ویژگی نور زیستی را با دقت نسبی دنبال کنند.
چرا هشتمرجانها دیگر درخشش را از دست دادند؟
چند مکانیسم محتمل میتواند توضیحدهندهٔ این از دست رفتنِ صفت باشد. نور زیستی به مسیرهای بیوشیمیایی و ماشینی ژنتیکی خاصی نیاز دارد؛ اگر ژنهای مربوطه دچار فرسایشِ عملکردی، جهشهای مخرب، یا بازآرایی شوند یا اینکه به مسیرهای دیگری اختصاص یابند (neofunctionalization یا pseudogenization)، قابلیت تولید نور میتواند از بین برود. از سوی دیگر، تغییرات اکولوژیکی مهماند: با گسترش هشتمرجانها به اعماق جدید، زیستگاههای متفاوت یا تعاملات تازه با شکارچیان، میزبانها و همزیستها، ارزش انتخابی تولید نور ممکن است کاهش یافته باشد. در زیستگاههایی که نور زیاد فایدهای ایجاد نمیکند یا حتی موجب جلب توجه شکارچی میشود، انتخاب طبیعی به نفع راهبردهای سادهتر و کمهزینهتر انرژی عمل میکند. این نکته اهمیتِ هزینه-فایده زیستتابی را آشکار میسازد؛ تولید و نگهداری مسیرهای بیوشیمیاییِ نورسازی نیازمند مصرف انرژی و منابع سلولی است، بنابراین در محیطهایی که بازده ارتباطی یا دفاعی نور اندک است، حذف این قابلیت میتواند مزیتِ تطبیقی داشته باشد.
پیامدها برای فهم دریاهای باستان
کشف زمان و الگوهایی که در آنها نور زیستی محو شد، میتواند نور تازهای بر اکولوژی اقیانوسهای کامبرین و دیگر دورههای دوردست زمین بیفکند. اگر نور زیستی زمانی گسترده بوده باشد، نشاندهیهای شبانه، تعاملات شکارچی-غذا، و مسائل مربوط به جذب جفت در دریاهای ابتدایی ممکن است بسیار متفاوت از تفاسیر ما براساس اکوسیستمهای امروزی بوده باشد. دنبالکردن شیوهٔ از بین رفتنِ نور در شاخههای هشتمرجان، پنجرهای به شبکههای اکولوژیکی گذشته میگشاید و میتواند نشان دهد که چه نقشی نور زیستی در شبکهٔ غذایی، انتخاب زیستگاه، و تکامل ارتباطات بینگونهای ایفا میکرده است. بهعلاوه، این یافتهها میتواند در بازسازی شرایط نوری، غلظت غذا، و فشارهای شکارچیانه در اعماق تاریخیِ زیستگاهها مفید باشد.
تیم پژوهشی تأکید میکند که این مطالعه تنها گامی در مسیر تحقیقاتی گستردهتر است. مطالعات آتی به دنبال تعیین اینکه کدام ژنها حذف یا تغییر یافتهاند و چگونه این تغییرات ژنومی با تغییرات زیستگاه و رفتار در هم تنیدهاند خواهند بود. آنالیزهای ژنومی دقیقتر، شامل تعیینِ توالیهای مرتبط با لوکیفرازها (luciferases)، پروتئینهای حاملِ زیرلایهها و مسیرهای مولکولیِ مرتبط با تولید و تنظیم نور، برای مشخص شدن مکانیسمهای مولکولی ضروری خواهند بود. نسخهٔ پیشین این مقاله در آوریل 2024 منتشر شده بود و ورژن کنونی یافتههای جدیدتر فیلوجنتیکی و استنتاجهای گستردهتری را ارائه میدهد.
از منظر پژوهشی، این نوع مطالعات چند رشتهای—که فیلوجنتیک، ژنومیک، بیوشیمی و اکولوژی تطبیقی را ترکیب میکنند—توانایی بالایی در ارائهٔ بینشهای قابل اعتماد دربارهٔ فرآیندهای تکاملی دارند. با مقایسهٔ ژنومهای گونههای درخشان و غیر درخشان و با استفاده از مدلهای تکاملی که امکان شناساییِ نقاط زمانیِ تغییرات را فراهم میآورند، میتوان پی برد که آیا از دست رفتن نور زیستی یک روند پیوسته و همگرا بین گروههای مستقل بوده یا بهسبب رویدادهای منفرد و محلی رخ داده است. این اطلاعات برای دانشمندانِ مجموعههای طبیعی، زیستشناسان تکاملی و مدلسازان اکولوژیکی که به بازسازی پویاییهای اکوسیستمهای دیرین علاقهمندند، اهمیت بالایی دارد.
همچنین کاربردهای عملی و حفظِ تنوع زیستی نیز مطرح است: فهم اینکه کدامگونهها نور را حفظ کردهاند و چرا، میتواند به حفاظت از گونههای حساس کمک کند؛ چرا که در برخی روابط اکولوژیکی، از جمله همزیستیها یا روابط شکارچی-شکار، نور زیستی نقش تعیینکنندهای بازی میکند. بهعلاوه، درکِ توزیع فعلی نور زیستی در میان هشتمرجانها میتواند به پیشبینی واکنش این گروهها نسبت به تغییرات اقلیمی و تغییرات زیستگاه کمک کند، زیرا تغییرات در شفافیت آب، دما و منابع غذایی میتواند ارزش انتخابیِ نور را تغییر دهد.
در پایان، این پژوهش نشان میدهد که صفتهای ظاهراً پر زرق و برقِ بیولوژیکی مانند نور زیستی میتوانند طی فرایندهای تدریجی یا جهشی از بین بروند و این نکته اهمیت بررسیِ تاریخچهٔ ژنتیکی و اکولوژیکی را برای درک تنوع زیستی کنونی برجسته میسازد. مسیرهای آینده تحقیق شامل کارهای میدانی برای ثبت رخدادهای رفتاری مرتبط با نور در گونههای زنده، تصویربرداری و ثبت واکنشهای نور در شرایط کنترلشده، و توسعهٔ مدلهای انرژی-هزینه برای سنجش فشارهای انتخابیِ مرتبط با تولید نور است. این رویکردها، همراه با دادههای فسیلی و مدلهای شبیهسازی اکولوژیکی، میتوانند تصویر مفصلی از نقش نور زیستی در تاریخ طبیعی اقیانوسها ارائه دهند.
منبع: sciencealert
نظرات
نووا_ر
کمی زیادهروی تو نتیجهگیری حس میشه، ولی ایدهها درستن. نیاز به نمونههای بیشتر و آنالیز ژنومی دقیقتر دارن، عجله نکنن.
مهران
من موقع غواصی تو خلیج یه مرجان درخشان دیدم، هنوز یادم نمیره 🤿 اگه نور نقش ارتباطی داشت، حفاظت اینا باید اولویت باشه
بیوانیکس
خب این ادعاها جذابن ولی سوال مهم: چطور ثابت میکنن ژنهای لوکیفرازی واقعاً از کار افتادن؟ آیا توالیهای بیشتری لازم نیست؟
دیتاویو
وااای یعنی هشتمرجانها قبلاً تو تاریکی میدرخشیدن؟ فکرشو نمیکردم، هم جالب هم تلخ... چقدر گذشته رو باید بازنویسی کنیم؟
ارسال نظر