«کُشتن دیررس»؛ مخمرها کلون‌های خود را می‌کُشند تا با گلوکز زنده بمانند

به گزارش گروه دانش و فناوری خبرگزاری آنا به نقل از وبگاه (سای تک دیلی)، پدیده‌ای که اخیراً کشف شده است که به کشتن دیررس معروف است، توضیح می‌دهد که چگونه مخمر‌ها کلون‌های خود و سایر میکروارگانیسم‌های مجاور را می‌کشند تا در صورت گرسنگی از گلوکز زنده بمانند.

مخمر آن میکروارگانیسم تک سلولی ساده‌ای نیست که همیشه معتقد بودیم، بلکه یک قاتل رقابتی است. هنگامی که مخمر از گلوکز گرسنه می‌ماند، سمی آزاد می‌کند که می‌تواند هر میکروارگانیسم دیگری را که وارد زیستگاهش شده‌اند، حتی کلون‌های خودش را از بین ببرد. این پدیده سمی ناشناخته قبلی به دانش ما در مورد رفتار میکروارگانیسم‌های تک سلولی و تکامل موجودات تک سلولی به چند سلولی می‌افزاید. همچنین کاربرد‌های بالقوه ارزشمندی در صنایع غذایی دارد.

در طول همه‌گیری، پخت نان به عنوان یک سرگرمی جدید محبوبیت پیدا کرد، بنابراین امروزه احتمالاً یک بسته کوچک مخمر خشک پنهان شده در بسیاری از کابینت‌های آشپزخانه را خواهید دید. این قارچ زنده کوچک برای هزاران سال جزء ضروری رژیم غذایی ما بوده است و به ما امکان می‌دهد از نان کرکی، شراب شیرین و آبجو کف دار لذت ببریم. قبلاً تصور می‌شد که مخمر یک میکروارگانیسم تک سلولی (تک سلولی) ساده است، اما اکنون محققان دانشگاه توکیو نشان داده‌اند که یک استراتژی بقای مرگبار دارد.

بیش از ۱۵۰۰ نوع مخمر شناخته شده است. برخی از آن‌ها برای پخت و دم کردن ضروری هستند، در حالی که برخی دیگر می‌توانند باعث عفونت‌هایی شوند که بر سلامت انسان و حیوانات تأثیر می‌گذارد. منبع: ۲۰۲۲ روهان مهرا

استادیار تتسوهیرو هاتاکیاما از دانشکده علوم و هنر‌های فارغ التحصیل توضیح داد: در شرایط بحرانی بقای گرسنگی از گلوکز، مخمر‌ها سمومی را در زیستگاه خود آزاد می‌کنند که سایر میکروارگانیسم‌ها را از بین می‌برند در حالی که خود مخمر مقاومت می‌کند. ما این پدیده را کشتار دیررس نامیده ایم. ما حتی بیشتر از این متعجب شدیم که متوجه شدیم سموم تولید شده توسط مخمر‌ها می‌توانند کلون‌های سازگار نشده آن‌ها را نیز از بین ببرند، بنابراین آن‌ها در معرض خطر کشتن نه تنها میکروارگانیسم‌های مهاجم بلکه فرزندان خود هستند. چنین رفتار به ظاهر خطرناک و تقریباً خودکشی قبلاً در یک ارگانیسم تک سلولی یافت نشده بود و حتی وجود نداشت.

اگرچه بسیاری از باکتری‌ها و قارچ‌ها انواع رفتار‌های مشارکتی را نشان می‌دهند، این مطالعه اولین یافته برجسته رقابت در سلول‌های کلونال موجودات تک سلولی است. این پیامد‌های قابل توجهی برای دانش ما از اکولوژی میکروارگانیسم‌ها دارد، و همچنین اینکه چرا میکروارگانیسم‌های خاصی در طی تخمیر رشد می‌کنند در حالی که برخی دیگر رشد نمی‌کنند. برای دستیابی به این کشف، محققان سلول‌های کلونال (مشتق شده از یک سلول والدین) را به طور جداگانه در شرایط محدود گلوکز و غنی از گلوکز کشت دادند. هنگامی که سلول‌ها با هم ترکیب شدند، الگو‌های رشد نشان داد که سلول‌های مخمری که قبلاً با گرسنگی گلوکز سازگار شده بودند، می‌توانند دیرباز‌ها را مسموم کنند و در عین حال منابع غذایی را برای خود حفظ کنند.

سلول‌های مخمری که توسط سموم ساخته شده توسط سلول‌های کلونال مسموم می‌شوند. سلول‌های مرده با استفاده از رنگ مشخص می‌شوند. 

هاتاکیاما می‌گوید: تحقیق ما جنبه خودخواهانه شگفت انگیزی را در رفتار مخمر نشان می‌دهد. پدیده‌ای که ما کشف کردیم شبیه به یک آزمایش فکری است که توسط فیلسوف یونان باستان Carneades of Cyrene پیشنهاد شده است، به نام تخته Carneades اگر یک ملوان با نگه داشتن تخته‌ای که به سختی قادر به نگه داشتن یک نفر است از یک کشتی شکسته فرار کند، و سپس ملوان دیگری را که به دنبال او می‌آید رانده است، آیا او به قتل متهم می‌شود؟

محققان پیشنهاد می‌کنند که این استراتژی ممکن است به مخمر‌ها کمک کند تا از گرسنگی انبوه جمعیت جلوگیری کنند، در حالی که به انتخاب فرزندان تولید کننده سم که احتمال بیشتری برای ادامه نسل خود دارند، کمک می‌کند. این استراتژی در چندین نوع مختلف مخمر مشاهده شد - که در ابتدا از آبجو، نان و شراب گرفته می‌شد - که می‌تواند به این معنی باشد که این پدیده ممکن است به طور گسترده در این گونه متنوع رخ دهد.

این کشف می‌تواند برای توسعه مکانیسم‌های کنترل رشد مفید برای گونه‌های مهم اقتصادی مخمر، مانند آن‌هایی که در صنایع غذایی استفاده می‌شود، مورد استفاده قرار گیرد. اگرچه در این مطالعه گنجانده نشده است، اما ممکن است راه را برای کنترل بهتر انواع مخمر که می‌تواند بر سلامت انسان و حیوان تأثیر منفی بگذارد، هموار کند. این تیم در مرحله بعدی می‌خواهد پیامد‌های این کشف را برای تکامل سلولی بررسی کند.

هاتاکیاما توضیح داد: برای توسعه ارگانیسم‌های چند سلولی، نه تنها فعال‌سازی متقابل رشد سلولی، بلکه مهار متقابل رشد سلولی یا مرگ برنامه‌ریزی‌شده سلولی در سلول‌های کلونال مورد نیاز است. قارچ‌ها با سهولت بیشتری نسبت به سایر ارگانیسم‌ها تمایل به انتقال تکاملی بین تک سلولی و چند سلولی دارند، بنابراین ما می‌خواهیم رابطه بین کشتار دیررس و تکامل موجودات چند سلولی را کشف کنیم. ما امیدواریم که این تحقیق کمک قابل توجهی به درک ما از توسعه اکوسیستم و گذار‌های تکاملی داشته باشد.