کشف رمز و راز جدید اعماق دریا: همکاری عنکبوت های دریایی و باغ های میکروبی آن ها

کشف رمز و راز جدید اعماق دریا: عنکبوت‌های دریایی و باغ‌های میکروبی آن‌ها

یک مطالعه برجسته در زیست‌شناسی دریایی منجر به شناسایی سه گونه جدید و شگفت‌انگیز از به‌اصطلاح «عنکبوت‌های دریایی» اعماق شده است. هر یک از این جانوران، رابطه‌ای منحصر به فرد با باکتری‌های مصرف‌کننده متان برقرار کرده‌اند. برخلاف نام رایجشان، این موجودات اسرارآمیز نه عنکبوت هستند و نه حتی از رده عنکبوتیان، بلکه بندپایان دریایی‌اند که به خاطر پاهای باریک و بلند و بدن‌های جمع و جور خود معروف‌اند. این یافته، چشم‌انداز بی‌سابقه‌ای از راهبردهای بقا را که گونه‌ها برای زیستن در عمیق‌ترین و تاریک‌ترین اکوسیستم‌های زمین ابداع کرده‌اند، ارائه می‌دهد.

زمینه علمی: زندگی فراتر از نور خورشید

برخلاف اغلب موجودات کره زمین که در نهایت وابسته به انرژی حاصل از فتوسنتز هستند، جانوران اعماق دریا باید نیاز خود را به انرژی از منابعی مستقل از نور خورشید تأمین کنند. عمق‌هایی فراتر از هزار متر، همواره در تاریکی مطلق به سر می‌برند و زنجیره غذایی سنتی در آن‌ها امکان‌پذیر نیست. بسیاری از گونه‌های اعماق دریا در نزدیکی نشت‌های متان - محل‌هایی که گاز متان از بستر دریا به بیرون تراوش می‌کند - زندگی‌ می‌کنند. این اکوسیستم‌ها میزبان روابط همزیستی فوق‌العاده‌ای میان جانوران دریایی و میکروارگانیسم‌های ویژه بوده که انرژی شیمیایی را به خدمت می‌گیرند.

کشف و اکتشاف: ردگیری نشت‌های متان

این گونه‌های جدید متعلق به سرده Sericosura توسط تیمی به سرپرستی بیانکا دال بو از کالج اکسیدنتال ایالات متحده کشف شدند. این تحقیقات با عملیات رباتیک زیردریایی کنترل از راه دور (ROV) در سال‌های ۲۰۲۱ و ۲۰۲۳ در سواحل جنوب کالیفرنیا و آب‌های نزدیک آلاسکا صورت گرفت. نمونه‌ها از نشت متان پالوس وردس (عمق ۳۹۷ متر)، نشت دل مار (۱۰۱۸ متر) و نشت دورافتاده ساناک در نزدیکی آلاسکا تا عمق ۲۰۲۰ متر جمع‌آوری شدند.

بررسی‌ها نشان داد که هر سه گونه عنکبوت دریایی جدید، به شدت پوشیده از جوامع سه نوع باکتری متفاوت هستند. این میکروب‌ها به عنوان اکسیدکننده متان و متانول شناخته می‌شوند و قادرند متان و متانول را به ترکیبات ضروری کربنی و انرژی تبدیل کنند. حضور گسترده این باکتری‌ها، اهمیت آن‌ها در بقای عنکبوت‌های دریایی را نشان می‌دهد.

بینش‌های تجربی: رمزگشایی از همزیستی

برای تعیین گستره این همزیستی فوق‌العاده، آزمایش‌هایی در محیط آزمایشگاهی انجام شد که عنکبوت‌های دریایی را در معرض متان و کربن‌دی‌اکسید نشان‌دار شده با ایزوتوپ کربن قرار دادند. نتایج نشان داد تقریباً تمام باکتری‌های روی اسکلت خارجی این بندپایان، کربن خود را از متان یا متانول جذب می‌کنند، نه دی‌اکسیدکربن. تنها بعد از پنج روز، ایزوتوپ نشاندار در بافت گوارشی عنکبوت‌های دریایی مشاهده شد، که به وضوح ثابت می‌کند این بندپایان باکتری‌های اکسیدکننده متان را که روی بدن خود رشد می‌کنند، مصرف می‌کنند.

این استراتژی برداشت مستقیم از باکتری‌ها روشی نادر در جهان جانوران است. بر خلاف گونه‌های دیگر که وابسته به زنجیره‌های غذایی پیچیده‌اند، این عنکبوت‌های دریایی باغی زنده از میکروب‌ها را روی اسکلت خود پرورش می‌دهند و همواره در نزدیکی زیستگاه‌های سرشار از متان باقی می‌مانند.

زیست‌شناسی تطبیقی: همزیستی در میان جانوران اعماق

همزیستی بر پایه متان در سایر موجودات اعماق دریا مانند اسفنج‌ها، کرم‌های سبالیدی و گونه‌هایی از صدف‌ها و خرچنگ‌های منافذ گرمابی نیز دیده می‌شود. اما ویژگی منحصر به فردی که در Sericosura دیده شد، میزبانی هر سه خانواده اصلی باکتری‌های اکسیدکننده متان و متانول است؛ چیزی که پیش‌تر در هیچ حیوان دیگری مشاهده نشده بود.

علاوه بر این، با وجود فاصله جغرافیایی زیاد بین کالیفرنیا و آلاسکا، جامعه باکتریایی یافت شده روی عنکبوت‌های دریایی، در تمامی نشت‌ها عملکرد یکسانی داشت. این سازگاری نشان‌دهنده یک مکانیسم بقای عمیقاً پایدار و کارآمد است.

انتقال و چرخه زندگی: انتقال میکروب‌های سودمند به نسل بعد

محققان همچنین شواهدی از انتقال عمودی این باکتری‌های سودمند یافتند. عنکبوت‌های دریایی نر تا ۲۰ روز از توده تخم‌ها مراقبت می‌کنند و حتی تخم‌های بازنشده هم حامل میکروب‌های دوستدار متان هستند. پس از بیرون آمدن از تخم، نوزادان فوراً به منبع غذایی میکروبی خود دسترسی دارند ـ ویژگی‌ای حیاتی برای زنده‌ماندن در شرایط سخت و کم‌غذای نشت‌های متان اعماق دریا. جالب اینکه نیمی از نمونه‌های نشت دل مار عنکبوت‌های نر حامل تخم بودند، که می‌تواند نشان‌دهنده نقش همزیستی در افزایش موفقیت تولیدمثلی باشد.

جمع‌بندی

کشف پرورش باکتری‌های متان‌خوار توسط عنکبوت‌های دریایی اعماق، دیدگاه جدیدی از تکامل همزیستی در محیط‌های شدید و منحصر به فرد به دست داده است. این گونه‌های Sericosura با پرورش مستقیم منبع غذایی خود، نیاز به زنجیره‌های غذایی فتوسنتزی را پشت سر گذاشته و به بقای خود در اعماقی که هیچ نوری نفوذ ندارد، ادامه می‌دهند. این تحقیق نه تنها به درک ما از بوم‌شناسی اعماق دریا می‌افزاید، بلکه تنوع حیرت‌آور حیات و راهکارهای مفید آن برای بقا در سخت‌ترین شرایط را نمایان می‌کند. با ادامه اکتشافات دانشمندان در اعماق اقیانوس‌ها، چنین یافته‌هایی بدون شک نگرش ما را نسبت به مقاومت و خلاقیت موجودات زنده عمیق‌تر خواهد کرد.