راز بقای اقیانوس‌ها: کشف جدید درباره فیتوپلانکتون‌ها و نور!

نقش حیاتی فیتوپلانکتون‌ها در حیات اقیانوس‌ها

فیتوپلانکتون‌ها، ساکنان ریزجثه‌ی اقیانوس‌ها، نقشی کلیدی در سلامت اکوسیستم‌های دریایی و تنظیم آب و هوا دارند. این موجودات، که گاهی به عنوان گیاهان دریا شناخته می‌شوند، درست مثل گیاهان روی خشکی، دی‌اکسید کربن موجود در هوا را جذب می‌کنند. این موجودات ریز در اقیانوس‌ها، نیمی از اکسیژن مورد نیاز سیاره‌ی ما را از طریق عمل فتوسنتز تولید می‌کنند. با این حال، دانشمندان هنوز در تلاشند تا به درک کاملی از عوامل مؤثر بر پراکندگی این موجودات برسند.

کشف جدید در مورد دیاتوم‌ها

در پژوهشی نوآورانه، دانشمندان CNRS و دانشگاه سوربن با مطالعه‌ی نحوه‌ی دریافت نور در دیاتوم‌ها – نوعی از فیتوپلانکتون‌ها – به نتایج شگفت‌انگیزی دست یافتند. آن‌ها دریافتند که این موجودات از حسگرهایی به نام فیتوکروم‌ها استفاده می‌کنند که در ژن‌هایشان رمزگذاری شده است. این گیرنده‌های نوری به دیاتوم‌ها کمک می‌کنند تا تغییرات طیف نوری در ستون آب را تشخیص دهند و از این طریق اطلاعاتی درباره‌ی موقعیت عمودی خود در آب به دست آورند.

اهمیت فیتوکروم‌ها در محیط‌های آبی مواج

قابلیت تشخیص نور توسط فیتوکروم‌ها به‌ویژه در محیط‌های آبی که به‌شدت تحت تأثیر جریانات و اختلاط شدید آب هستند، مانند مناطق با عرض‌های جغرافیایی بالا (قطبی و نزدیک به آن) و معتدل، اهمیت دارد. این ویژگی به فیتوپلانکتون‌ها امکان می‌دهد تا فعالیت‌های حیاتی خود، به ویژه عمل فتوسنتز را تنظیم کنند.

رمزگشایی داده‌های ژنومی محیطی

محققان با تجزیه و تحلیل داده‌های ژنومی به دست آمده از کمپین‌های نمونه‌برداری دریایی پروژه Tara Oceans، متوجه شدند که فیتوکروم‌ها تنها در دیاتوم‌های مناطق فراتر از مدار رأس‌السرطان و رأس‌الجدی یافت می‌شوند.

تحقیق جدید: دیاتوم‌ها و حس نور

این مناطق، که با تغییرات فصلی شدید و تفاوت‌های قابل توجه در طول روز شناخته می‌شوند، نشان می‌دهند که فیتوکروم‌ها به دیاتوم‌ها کمک می‌کنند تا گذر زمان را در طول سال تشخیص دهند. این مطالعه که در تاریخ ۱۸ دسامبر ۲۰۲۴ در مجله معتبر Nature منتشر شده است، دریچه‌ای تازه به سوی مکانیزم‌هایی می‌گشاید که فیتوپلانکتون‌ها برای شناسایی و واکنش به نور به کار می‌برند، و در نتیجه به آن‌ها کمک می‌کند تا در محیط خود راه خود را پیدا کنند.

این تحقیق همچنین بر اهمیت استفاده از رویکردهای ترکیبی، یعنی آزمایشگاهی و میدانی، تأکید می‌کند تا بتوانیم دینامیک پیچیده اکوسیستم‌های دریایی و توانایی موجودات زنده برای سازگاری با تغییرات محیطی را بهتر درک کنیم.

تیم تحقیقاتی و همکاران

• این پژوهش در آزمایشگاه بیولوژی کلروپلاست و حس نور در میکروآلگا (CNRS/دانشگاه سوربن) در مؤسسه بیولوژی فیزیکوشیمیایی (CNRS) با همکاری مؤسسه بیولوژی École normale supérieure (CNRS/INSERM/ENS-PSL) انجام شده است.
• این پروژه با مشارکت بنیاد TaraOcean – که از پیشگامان در جمع‌آوری داده‌های ژنتیکی محیطی است – و ایستگاه زیست‌شناسی آنتون دورن در ناپل برای مطالعات اقیانوس‌شناسی زیستی، با حمایت بنیاد بتنکورت شوله و Dynamo Labex صورت گرفته است.

این تحقیق به ما دیدگاهی عمیق‌تر از چگونگی تعامل موجودات زنده با محیط و توانایی آن‌ها در سازگاری با دگرگونی‌های زیست‌محیطی ارائه می‌دهد.