یه نگاه تازه به ریشه‌های کلروپلاست‌ها
یکی از قشنگ‌ترین اتفاقا تو تاریخ حیات، هم‌زیستی درون‌یافته‌ست؛ یه جورایی انگار یه موجود زنده، یه موجود دیگه رو قورت میده و به جای اینکه هضمش کنه، دی‌ان‌ای و کارکردهاش رو با خودش قاطی می‌کنه. دانشمندا قبول دارن که این اتفاق توی سیر تکامل، دو بار افتاده و باعث به وجود اومدن اندامک‌های تولیدکننده انرژی به اسم میتوکندری و بعدترها پلاستیدها، که اندامک‌های فتوسنتزی هستن، شده.
یه تحقیق جدید که تو مجله‌ی Nature Communications چاپ شده، ریشه‌های کلروپلاست‌ها رو زیر ذره‌بین برده؛ پلاستیدهایی که به گیاه‌ها این اجازه رو میدن که کربن رو از هوا بگیرن و ساختارها و بافت‌های خودشون رو بسازن. محقق‌ها با تمرکز روی یه مولکول انتقال‌دهنده‌ی انرژی که تو پلاستیدها مشترکه، به یه سری شواهد رسیدن که نشون میده نقش اصلی کلروپلاست‌های اولیه، احتمالاً تولید انرژی شیمیایی برای سلول بوده و فقط بعداً عوض شده تا بیشتر یا همه‌ی انرژی تولید شده برای جذب کربن مصرف بشه.
باور بر اینه که کلروپلاست‌ها از سیانوباکتری‌های فتوسنتزی منشا گرفتن، اما معلوم نیست که سیانوباکتری‌ها اولش چه کارهایی برای سلول‌هایی که خوردنشون، انجام می‌دادن. آنگاد مهتا، استاد شیمی دانشگاه ایلی‌نوی در اوربانا-شمپین و سرپرست این تحقیق، گفت: «ما این سوال رو مطرح کردیم: نقش شیمیایی موجود زنده‌ای که باعث تشکیل کلروپلاست‌ها شد، برای سلول میزبان چی بوده؟ جذب کربن بوده، ساخت ATP یا هر دو؟»
شواهد مختلف نشون میده که پلاستیدهای موجود تو جلبک‌های قرمز و یه گروه دیگه از موجودات فتوسنتزی به اسم گلاوکوفیت‌ها، به مراحل قدیمی‌تری از تکامل نسبت به کلروپلاست‌های گیاهان خشکی نزدیک‌ترن. اما به گفته‌ی مهتا، روش‌های بیوانفورماتیک فعلی فقط تا یه حدی تو این زمینه جواب میدن. اون اضافه کرد: «راز تکامل کارکردی میتوکندری‌ها و پلاستیدها تو توانایی‌های تولید انرژیشونه.»
هر دو نوع اندامک، ATP تولید می‌کنن؛ مولکولی که تو خودش انرژی داره و بیشتر واکنش‌های شیمیایی تو سلول‌های زنده رو به حرکت درمی‌آره. همچنین، میتوکندری‌ها و پلاستیدها از انتقال‌دهنده‌های ADP/ATP استفاده می‌کنن که تو غشای این اندامک‌ها قرار دارن و ATP رو با پیش‌ساز بی‌انرژی خودشون، یعنی ADP، عوض می‌کنن. مهتا و همکاراش روی تفاوت‌های فعالیت این انتقال‌دهنده‌ها تو پلاستیدهای گیاهان خشکی، جلبک‌های قرمز و گلاوکوفیت‌ها تمرکز کردن تا بفهمن که آیا این تفاوت‌ها می‌تونه بهشون در مورد تکامل کلروپلاست‌ها، یه دیدی بده یا نه.
تحقیقات جدید در مورد هم‌زیستی مصنوعی با استفاده از سیانوباکتری‌ها
تو یه سری از آزمایش‌ها، محقق‌ها سیانوباکتری‌ها رو مهندسی کردن تا یکی از سه نوع ترانسلوکاز رو بیان کنن. بعدش اونا هم‌زیستی مصنوعی بین سیانوباکتری‌های مهندسی شده و سلول‌های مخمر جوانه‌زن رو ایجاد کردن. محقق‌ها با کنترل کردن شرایط آزمایشگاهی که این سلول‌ها توش زندگی می‌کردن، مخمرها رو مجبور کردن که کاملاً به هم‌زیست‌های سیانوباکتری‌ها وابسته بشن تا انرژی‌شون تامین بشه.
آزمایشگاه مهتا برای اولین بار این تکنیک رو به کار برد تا مخمرها رو مجبور کنه که هم‌زیست‌های سیانوباکتری رو تو خودشون جا بدن، این کار رو تو یه تحقیقی که سال ۲۰۲۲ منتشر شد، انجام داد. نتایج آزمایش‌ها تفاوت‌های چشمگیری رو تو فعالیت ترانسلوکازها نشون داد. مهتا گفت: «از همه مهم‌تر، دیدیم که هم‌زیست‌های بیان‌کننده‌ی ترانسلوکازهای پلاستیدی از جلبک‌های قرمز و گلاوکوفیت‌ها تونستن ATP رو صادر کنن تا از هم‌زیستی حمایت کنن، در حالی که اونایی که از کلروپلاست‌ها بودن، در واقع ATP رو وارد می‌کردن و نمی‌تونستن نیازهای انرژی سلول‌های هم‌زیست رو تامین کنن.»
ترانسلوکازهای کلروپلاست‌های گیاهان خشکی، ATP رو وارد و ADP رو خارج می‌کردن. از اونجایی که پلاستیدهای جلبک‌های قرمز و گلاوکوفیت‌ها شبیه یه فرم باستانی‌تر از اندامک‌های فتوسنتزی به نظر می‌رسن، یافته‌های جدید نشون میده که کلروپلاست‌ها یه زمانی نقش اصلی‌شون این بوده که انرژی سلول بزرگ‌تر رو تامین کنن. با این حال، یه جاهایی تو تاریخ تکاملی‌شون، به نظر میاد که کلروپلاست‌های گیاهان خشکی به این سمت رفتن که از ATP تولید شده از طریق فتوسنتز استفاده کنن تا کار جذب کربن رو انجام بدن.
مهتا گفت: «انگار کلروپلاست‌ها حتی یه مقداری از ATP تولید شده توسط میتوکندری‌ها رو هم جذب می‌کنن.» در حالی که یافته‌های جدید به طور قطعی ثابت نمی‌کنن که کلروپلاست‌ها اینجوری تکامل پیدا کردن، اما شواهدی برای حمایت از این دیدگاه ارائه میدن. اون اضافه کرد: «این‌طور برداشت میشه که تعامل اولیه بین هم‌زیست و سلول، بر اساس تولید ATP و تامین اون بوده.»
اون ادامه داد: «حالا می‌تونید یه سناریو رو تصور کنید که توش، با تبدیل این موجودات به گیاهان خشکی، اونا تو شرایطی که اکسیژن زیاده، رشد می‌کنن. این شرایط به میتوکندری‌ها اجازه میده که تو سنتز ATP تخصص پیدا کنن و کلروپلاست‌ها متمرکز بشن و به یه موتور تبدیل بشن که جذب کربن رو پیش می‌بره.»
این تحقیق با حمایت بنیاد گوردون و بتی مور و مؤسسه ملی علوم پزشکی عمومی تو مؤسسات ملی بهداشت انجام شده. مهتا همچنین وابسته به مؤسسه کارل آر. ووز برای زیست‌شناسی ژنومی تو دانشگاه ایلی‌نوی هست.
بیشتر بخوانید
مدیتیشن یک روز پربرکت برای جذب عشق وامنیت و سلامتی
خود هیپنوتیزم درمان زود انزالی در مردان توسط هیپنوتراپیست رضا خدامهری
تقویت سیستم ایمنی بدن با خود هیپنوتیزم
شمس و طغری
خود هیپنوتیزم ماندن در رژیم لاغری و درمان قطعی چاقی کاملا علمی و ایمن
خود هیپنوتیزم تقویت اعتماد به نفس و عزت نفس