کشف موجود چند سلولی که بدون نیاز به اکسیژن زنده می‌ماند

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا، دانشمندان سال ۲۰۲۰ نوعی انگل شبیه به عروس دریایی را کشف کردند که فاقد ژنوم میتوکندریایی (اندامک مربوط به تنفس سلولی) است.

این اولین موجود چندسلولی است که تاکنون بدون چنین ژنومی یافت شده است. به عبارت دیگر، این موجود تنفس نمی‌کند و در واقع، چرخه حیات آن به طور کامل بدون وابستگی به اکسیژن سپری می‌شود.

این کشف نه تنها درک ما از چگونگی حیات روی زمین را دگرگون می‌کند، بلکه می‌تواند پیامدهایی برای جستجوی حیات فرازمینی به همراه داشته باشد.

توانایی متابولیزه کردن اکسیژن، که مترادف با عمل تنفس است، طی بازه زمانی بیش از ۱.۴۵ میلیارد سال پیش در موجودات زنده شکل گرفت. در این فرآیند، یک «آرکی‌باکتری» بزرگتر باکتری کوچک‌تری را در خود جای داد و به نحوی، این زیستگاه جدید برای هر دو طرف مفید واقع شد و آن‌ها با یکدیگر همزیستی آغاز کردند.

این رابطه همزیستی منجر به تکامل توأمان این دو ارگانیسم شد و در نهایت، آن باکتری‌های جای گرفته در درون، به اندامک‌هایی به نام میتوکندری تغییر شکل دادند.

هر سلول در بدن ما، به استثنای گلبول‌های قرمز خون، حاوی تعداد قابل توجهی میتوکندری است که وجود آنها برای فرآیند تنفس ضروری به شمار می‌رود.

میتوکندری‌ها با تجزیه اکسیژن، مولکولی به نام آدنوزین تری‌فسفات (ATP) تولید می‌کنند که موجودات چندسلولی از آن برای تأمین انرژی فرآیندهای سلولی بهره می‌گیرند.

می‌دانیم که برخی ارگانیسم‌ها بواسطه سازگاری‌هایی از امکان شکوفایی در شرایط کم‌اکسیژن یا هیپوکسیک برخوردارند. برخی از ارگانیسم‌های تک‌سلولی اندامک‌های مرتبط با میتوکندری را برای متابولیسم بی‌هوازی (بدون اکسیژن) تکامل داده‌اند؛ با این حال، امکان وجود موجودات چندسلولی منحصراً بی‌هوازی، همواره موضوع بحث‌های علمی فراوانی بوده است.

این وضعیت، تا زمانی که تیمی از محققان به رهبری دایانا یهالومی از دانشگاه تل‌آویو در اسرائیل، تصمیم گرفتند انگلی رایج در ماهی سالمون به نام Henneguya salminicola مورد مطالعه قرار دهند، ادامه داشت.

این انگل، یک کیسه‌تن است که به شاخه Phylum شامل مرجان‌ها، عروس‌های دریایی و شقایق‌های دریایی تعلق دارد.

این انگل‌ها به رغم آن که کیست‌های ناخوشایندی در گوشت ماهی ایجاد می‌کنند، مضر نیستند و کل چرخه زندگی خود را همراه با میزبان خود سپری می‌کنند.

این کیسه‌تن‌های کوچک که در ماهی‌های سالمون یافت می‌شوند، قادر به بقا در شرایط کاملاً کم‌اکسیژن هستند. 

کشف چگونگی دقیق این سازگاری، بدون بررسی DNA این موجود دشوار است؛ بنابراین، محققان دقیقاً همین کار را انجام دادند.

محققان برای بررسی دقیق انگل ‌H. salminicola از توالی‌یابی عمیق و میکروسکوپ‌های فلوئورسانس استفاده کردند و دریافتند که این انگل ژنوم میتوکندری خود را از دست داده است.

مطالعات نشان داد که این انگل همچنین فاقد توانایی تنفس هوازی و تقریباً محروم از کلیه ژن‌های سلولی دخیل در رونویسی و تکثیر میتوکندری است.

انگل H. salminicola مشابه ارگانیسم‌های تک‌یاخته، اندامک‌های مرتبط با میتوکندری را تکامل داده است، اما این اندامک‌ها نیز غیرمعمول هستند؛ آن‌ها دارای چین ‌خوردگی‌هایی در غشای داخلی خود می‌باشند که به طور معمول مشاهده نمی‌شوند.

همزمان با این تحقیقات، از همان روش‌های توالی‌یابی و میکروسکوپی عمیق برای بررسی یک انگل کیسه‌تن دیگر شبیه به H. salminicola به نام Myxobolus squamalis به عنوان شاهد استفاده شد و به طور واضح، وجود ژنوم میتوکندریایی در آن مورد تایید قرار گرفت.

نتایج به دست آمده نشان می‌داد که سرانجام، یک موجود چندسلولی کشف شده است که برای بقا نیازی به اکسیژن ندارد.

با وجود آنکه انگل H. salminicola هنوز تا حدی ناشناخته باقی مانده است، از دست دادن ژنوم میتوکندریایی با روند کلی مشاهده شده در این موجودات که همانا «ساده‌سازی ژنتیکی» است همخوانی قابل توجهی دارد.