فیتوکروم‌ها: راهنمای جلبک‌ها در اعماق تاریک اقیانوس‌ها

نقش فیتوپلانکتون‌ها در اکوسیستم‌های دریایی و تنظیم آب و هوا

فیتوپلانکتون‌هایی که در اقیانوس‌ها زندگی می‌کنند، نقش کلیدی در اکوسیستم‌های دریایی و تنظیم آب و هوا ایفا می‌کنند. مانند گیاهان زمینی، این میکروارگانیسم‌ها دی‌اکسید کربن جو را ذخیره کرده و نیمی از اکسیژن سیاره ما 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 درک نور در دیاتوم‌ها، گروهی از فیتوپلانکتون‌ها، دانشمندان از CNRS و دانشگاه سوربن کشف کردند که این میکروالگی‌ها از حسگرهای تغییر نور استفاده می‌کنند که در ژنوم آن‌ها کدگذاری شده است: فیتوکروم‌ها. این گیرنده‌های نوری به آن‌ها این امکان را می‌دهند که تغییرات در طیف نوری در ستون آب را شناسایی کرده و اطلاعاتی در مورد موقعیت عمودی خود بدست آورند.

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، مناطق معتدل و قطبی، اهمیت دارد. فیتوپلانکتون‌ها باید فعالیت‌های بیولوژیکی خود، به‌ویژه فتوسنتز، را بر اساس شرایط نوری تنظیم کنند.

تحلیل داده‌های ژنتیکی محیطی

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

تحقیقات جدید درباره فیتوپلانکتون‌ها و سازوکارهای حساسیت به نور

این نواحی که با فصلی بودن مشخص می‌شوند و شامل تفاوت‌های عمده در طول روز هستند، نشان می‌دهند که فیتوکروم‌ها به دیاتوم‌ها این امکان را می‌دهند که گذر زمان را در طول فصول اندازه‌گیری کنند. این مطالعه که در تاریخ ۱۸ دسامبر ۲۰۲۴ در مجله Nature منتشر می‌شود، نور جدیدی بر روی سازوکارهایی که فیتوپلانکتون‌ها برای شناسایی و واکنش به نور به منظور یافتن مسیر خود در محیط استفاده می‌کنند، می‌افکند.

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

همکاری‌های علمی

• کار در آزمایشگاه بیولوژی کلروپلاست و حسگرهای نوری در میکروآلگا (CNRS/دانشگاه سوربن) در مؤسسه بیولوژی فیزیکوشیمیایی (CNRS)، با همکاری مؤسسه بیولوژی École normale supérieure (CNRS/INSERM/ENS-PSL).
• پروژه همکاری با بنیاد TaraOcean، که یکی از بازیگران اصلی در جمع‌آوری داده‌های ژنومی محیطی است، و ایستگاه زیست‌شناسی آنتون دورن ناپل برای رویکردهای اقیانوس‌شناسی بیولوژیکی، با حمایت بنیاد Bettencourt Schueller و Dynamo Labex.

این تحقیق می‌تواند به درک بهتر از چگونگی سازگاری موجودات زنده با تغییرات محیطی و همچنین بهبود روش‌های تحقیقاتی در زمینه اقیانوس‌شناسی کمک کند.