فتوکروم‌ها: چشم‌های جلبک‌ که راه را در اعماق می‌یابند

نقش فیتوپلانکتون‌ها در اکوسیستم‌های دریایی

فیتوپلانکتون‌هایی که در اقیانوس‌ها زندگی می‌کنند، نقش کلیدی در اکوسیستم‌های دریایی و تنظیم اقلیم ایفا می‌کنند. مانند گیاهان زمینی، این میکروارگانیسم‌ها دی‌اکسید کربن جو را ذخیره کرده و نیمی از اکسیژن کره زمین را از طریق فتوسنتز تولید می‌کنند. با این حال، مکانیزم‌هایی که توزیع آن‌ها را کنترل می‌کند هنوز به‌خوبی درک نشده است.

کشف جدید در مورد دیاتوم‌ها

با مطالعه فرآیند ادراک نور در دیاتوم‌ها، که گروهی از فیتوپلانکتون‌ها هستند، دانشمندان از CNRS و دانشگاه سوربون دریافتند که این میکروآلگاها از حسگرهای تغییرات نور استفاده می‌کنند که در ژنوم آن‌ها کدگذاری شده است: فیتوکروم‌ها. این گیرنده‌های نوری به آن‌ها اجازه می‌دهند تا تغییرات طیف نوری در ستون آب را شناسایی کنند و اطلاعاتی درباره موقعیت عمودی خود در آن ارائه دهند.

اهمیت فیتوکروم‌ها در محیط‌های آبی متلاطم

این عملکرد به‌ویژه در محیط‌های آبی متلاطم که تحت تأثیر اختلاط شدید آب قرار دارند، مانند مناطق با عرض جغرافیایی بالا، معتدل و قطبی اهمیت دارد. این ویژگی به فیتوپلانکتون‌ها کمک می‌کند تا فعالیت‌های زیستی خود، به‌ویژه فتوسنتز، را تنظیم کنند.

تحلیل داده‌های ژنومی محیطی

با تحلیل داده‌های ژنومی محیطی از کمپین‌های نمونه‌برداری دریایی Tara Oceans، تیم تحقیقاتی مشاهده کرد که تنها دیاتوم‌های مناطق فراتر از مدارهای رأس‌السرطان و رأس‌الجدی دارای فیتوکروم‌ها هستند.

تحقیق جدید در مورد دیاتوم‌ها و حس نور

این نواحی که با فصلی بودن مشخص می‌شوند و شامل تفاوت‌های عمده در طول روز هستند، نشان می‌دهند که فیتوکروم‌ها به دیاتوم‌هایی که به آن‌ها مجهز هستند، این امکان را می‌دهند که گذر زمان را در طول فصول اندازه‌گیری کنند. این مطالعه که در تاریخ ۱۸ دسامبر ۲۰۲۴ در نشریه Nature منتشر شده است، نور تازه‌ای بر روی مکانیزم‌هایی که فیتوپلانکتون‌ها برای شناسایی و واکنش به نور به کار می‌برند، می‌افکند و به آن‌ها کمک می‌کند تا در محیط خود راه خود را پیدا کنند.

این تحقیق همچنین بر اهمیت رویکردهای یکپارچه، هم در آزمایشگاه و هم در محیط طبیعی، برای درک دینامیک پیچیده اکوسیستم‌های دریایی و توانایی موجودات برای سازگاری با تغییرات محیطی تأکید می‌کند.

تیم تحقیقاتی و همکاری‌ها

• کار در آزمایشگاه بیولوژی کلروپلاست و حس نور در میکروآلگا (CNRS/دانشگاه سوربن) در مؤسسه بیولوژی فیزیکوشیمیایی (CNRS) در همکاری با مؤسسه بیولوژی École normale supérieure (CNRS/INSERM/ENS-PSL).
• پروژه مشترک با بنیاد TaraOcean، که یکی از بازیگران اصلی در جمع‌آوری داده‌های ژنتیکی محیطی است، و ایستگاه زیست‌شناسی آنتون دورن در ناپل برای رویکردهای اقیانوس‌شناسی زیستی، با حمایت بنیاد بتنکورت شوله و Dynamo Labex.

این تحقیق به ما کمک می‌کند تا درک بهتری از چگونگی تعامل موجودات زنده با محیط خود و سازگاری آن‌ها با تغییرات زیست‌محیطی پیدا کنیم.