خانه | دانش و فن‌آوری

کشف ریشه‌های فرآیند فتوسنتز

چهارشنبه, 1390-12-03 20:42
نسخه قابل چاپنسخه قابل چاپ
احسان سنایی

ساینس دیلی - اکسیژنی که در جو زمین دیده می‌شود، در حدود ۲.۴ میلیارد سال پیش، طی رویداد بلندمدتی موسوم به "رویداد بزرگ اکسیژناسیون" بر سیاره‌مان چیرگی یافت. موجودات زنده در این دوران که نقطه عطفی هم در تاریخ تحول سیاره‌مان محسوب می‌شود، یا می‌بایست منقرض می‌شدند و یا خودشان را با این زهر نوظهور پراکنده در هوا که محصول فرآیند فتوسنتز سیانوباکتری‌ها بود، وفق می‌دادند. امروزه شاید فکرش را هم نتوان کرد که گازی چنین حیاتی برای رشد و نمو حیات، آغازی چنین ناخوشایند را پشت سر گذاشته است. 

 

با این حساب آغاز فرآیند اکسیژن‌زایی از طریق جذب نور خورشید در موجودات چندسلولی- که به فرآیند فتوسنتز معروف شده است- را بایستی به چه دورانی نسبت داد؟ یکی از اساسی‌ترین گام‌های تحولی سیاره ما، تولید توانایی فتونسنتز از طریق فرآیند "درون‌هم‌زیستی" (Endosymbiosis) موجودات چندسلولی بود. این گام حدود ۱.۶ میلیارد سال پیش و زمانی برداشته شد که یک موجود تک‌سلولی موفق به جذب و نگهداری از یک سیانوباکتری شد که تحت عنوان "جلبک‌های سبزآبی" هم شناخته می‌شوند. این فرآیند که به درون‌هم‌زیستی مقدماتی مشهور است، راه به تولید اندامکی موسوم به "دیسه" (یا "پلاستید") برد که دهلیز به‌خصوصی درون سلول‌های خودپرور و بستر وقوع فرآیند فتوسنتز است. امروزه نظریه درون‌هم‌زیستی، نظریه‌ای مستند است که به توضیح نحوه پیچیده شدن سلول‌ها می‌پردازد و اخیراً هم به لطف کوشش‌های لین مارگولیس (Lynn Margulis)، زیست‌شناس فقیدی که غالباً اسمش با تئوری پیدایش سلول‌های خودپرور پیوند خورده، شهرت پیدا کرده است.
 
کسانی که آشنایی چندانی با جلبک‌ها ندارند، بد نیست بدانند که این موجودات آغازی و همه‌جا حاضر، ازجمله شگفت‌انگیزترین حلقه‌های نخستین زنجیره غذایی سیاره ما هستند و یک‌تنه بالغ بر ۴درصد از کربن ثابت پراکنده در دریاهای زمین را تولید می‌کنند.
در همین هفته، یک گروه بین‌المللی از زیست‌شناسان، به سرپرستی دباشیش باتاچاریا (Debashish Battacharya)، استاد زیست‌شناسی فرگشتی دانشگاه راتجرز آمریکا، مقاله‌ای تحت عنوان "ژن سیانوفورا پارادوکسا، دریچه‌ای رو به خاستگاه فتوسنتز در گیاهان و جلبک‌ها" را در نشریه Science انتشار دادند. این گزارش، شرحی از ترتیب‌گذاری ژنیکی بالغ بر ۷۰ میلیون سلول دوهسته‌ایِ متعلق به گونه‌ای خاص از جلبک‌های آغازی موسوم به سیانوفوراهاست که نحوه پیدایش فرآیند فتوسنتز از طریق رویدادهای کهن سیاره‌مان را روایت می‌کند.
 
به‌گفته باتاچاریا، "سیانوفورا، در دنیای گیاهان هم‌ارز ماهی ریه‌دار است، به‌طوری که با میزبانی از برخی خصایص بنیادین، نامزد خوبی برای ترتیب‌گذاری ژنتیکی هم محسوب می‌شود". او و همکارانش، این پژوهش را "آخرین قطعه پازل خاستگاه فرآیند فتوسنتز در سلول‌های خودپرور" تلقی می‌کنند. درک اساس تحولات بعدی این سلول‌ها هم ازجمله ظهور گیاهان و جانوران، با ترتیب‌گذاریِ ژنتیکی موجوداتی موسوم به سیانوفورا پارادوکسا به دست خواهد آمد که موجوداتی پرکار و میزبان اکثر ژن‌های بنیادین پراکنده میان جلبک‌ها و گیاهان هستند.
 
کسانی که آشنایی چندانی با جلبک‌ها ندارند، بد نیست بدانند که این موجودات آغازی و همه‌جا حاضر، ازجمله شگفت‌انگیزترین حلقه‌های نخستین زنجیره غذایی سیاره ما هستند و یک‌تنه بالغ بر ۴درصد از کربن ثابت پراکنده در دریاهای زمین را تولید می‌کنند.
 
باتاچاریا، سرپرست بنیاد ژنوم دانشگاه راتجرز است و فرهنگ بهره‌گیری از روش‌های ژننیکی را در سایر اساتید این دانشگاه رواج داده است. او و اعضای آزمایشگاهش از جمله دانا پرایس (Dana Price)، چئونگ ژین چان (Cheong Xin Chan)، جفرسون گراس (Jeferson Gross)، دیوینو راجا (Divino Rajah) و همچنین همکارانی از سایر دانشگاه‌های آمریکا، اروپا و کانادا، با کمک ابزاری موسوم به Illumina Genome Analyzer IIx، موفق به کسب مدارک قابل اعتمادی شده‌اند که نشان می‌دهد منشأ تمام پلاستیدها را در موجودات درون‌هم‌زیستنده بایستی یافت.
 
حال که دانشمندان به یک دورنمای واضح‌تر از تاریخچه ظهور فتوسنتز در موجودات چندسلولی دست پیدا کرده‌اند، از این پس قادر به کشف عامل وحدت‌بخش تمام انوع جلبک‌ها و گیاهان، و همچنین خصوصیات بنیادینی خواهند بود که باعث اختلاف ژنتیکی‌شان شده است.
 
منبع: Science Daily
 
توضیح تصویر:
طرحی از سیانوفورا پارادوکسا / Courtesy of Bhattacharya Lab

 

Share this
Share/Save/Bookmark

با سلام و تشکر از دوست عزیزم اقای سنایی

نوشته شما برگردان خوبی بود اما در یکی دو جای ان شاید به دلیل انتخاب کلمات و یا فقدان برخی کلمات معادل نارسایی های به چشم میخورد که برای رفع ابهام یاداورمیشوم. شاید هم نویسنده مقاله اصلی در بخی جهات از کلماتی استفاده کرده باشد که ایجاد چنین برداشتهایی شده است. این نوشته به خاطر ایرادگیری نیست بلکه صرفا برای روشن گری است
در جایی از برگردان زیبایتان نوشته شده:
""با این حساب آغاز فرآیند اکسیژن‌زایی از طریق جذب نور خورشید در موجودات چندسلولی- که به فرآیند فتوسنتز معروف شده است- را بایستی به چه دورانی نسبت داد؟ "
برای اطلاع و روشن شدن مطلب این فرایند اکسیژنزایی نه تنها فقط منحصر به موجودات چند سلولی نیست بلکه موجودات تک سلولی همچون فایتوپلانگتونها که اکثرا تک سلولی هستند پیشگامان بدعت فتوسنتز اولیه روی کره خاک هستند. به نظر میرسد که اصطلاح "چندسلولی" در برابر "هسته دار" به کار گرفته شده باشد. همانطور که مطلع هستید عمر کره زمین را در حدود 4500000000 سال تخمین میزنند. قبل از پیدایش هرگونه موجودات زنده ای بر کره خاک زمین برای مدتی طولانی فاقد حیات بود و در حدود 3500000000سال پیش اولین سلولهای زنده در دریاها پا به عرصه وجود گذاشتند. بعد از گذشت یک میلیارد سال (1000000000) دیگر هنوز هم از فتوسنتز خبری نبود و تنها موجودات زنده زمین فقط باکتری های ساده و یا شیمی سنتز ها بودند. اما در حدود 2600000000 سال پیش به این طرف برخی از این باکتری ها در طی فرایند ریزه خواری گونه هایی ازباکتری های کوچکتررا که شبیه سیانوباکترهای امروزی بودند به عنوان غذا بلعیند اما نتوانستند انها را هضم و جذب کنند. به این ترتیب باکتری هایی به وجود امدند که برای همیشه حامل تعدادی از این باکتری های ریزه تر بودند. این پدیده به که توسط خانم مارگولیس با اصطلاح (درون همزیستی endosymbiosis) معرفی شده بود هم اکنون تقریبا به عنوان یک نظریه پذیرفته شده است. هرگاه این باکتری ها تقسیم میشدند ان باکتری های درون-زی ریزه تر هم که تعداشان بیش از یکی در هر سلول بود به هر دوسلول حاصله از تقسیم سلولی منتقل میشدند. شاید بعد از 1000000000 همزیستی بین دو گونه از باکتری ها هنوز هم از پرسلولی ها خبری نبود. نهایتا این سلولهای حاوی مهمانان ناخوانده درون-همزیستشان در دوجهت انشعاب وتکامل یافتند: الف. یک دسته از انها حاوی دو نوع از این درون-همزیستها بودند که امروزه انها را به نام میتوکوندری و کلروپلاست میشناسیم وبعدها سلولهای هسته دار گیاهی (چه تک سلولی و چه پرسلولی) از انها منشعب شده اند. ازانجا که این سلولها میتوانند به کمک کلروپلاست انرژی حیاتی خودرا از نور خورشید تامین کنند و احتیاجی به بلعیدن دیگر جانداران ندارند به سلولهای خود بقا یا خود خود پرور معروف هستند. این سلولها هسته دار (گیاهی یا جانوری) در طی فرایند تکاملی تفاوت های دیگری هم نسبت به باکتری های نیاکان خود پیداکردند ازجمله تمام مولکولهای وراثتی انها یعنی دی. ان. ای. انها به درون محفظه ای به نام هسته سلول منتقل شد و به این ترتیب سلولهای هسته دار (eukaryote) به وجود امدند که ، صرف نظر از منشاء گیاهی یا جانوری انها، وجه تمایز انها با باکتری های قدیمی (بی هسته :prokaryote) همانا داشتن هسته میباشد ب. دسته دیگری از این باکتری های مهماندار و هسته دار که فاقد پلاستید بودند و فقط حاوی میتوکوندری بودند و تنها میتوانند انرژی مورد نیاز خودرا از طریق خوردن دیگران تامین کنند به سلولهای "ناخودپرور" یا "ناخودبقا" معروف هستند. این سلولهای هسته دار و ناخودپرور اولیه بنیانگزارهمه جانوران اعم از تک سلولی و پرسلولی که شامل انسان هم میشود میباشند. تفاوت مهم بین پلاستید (در سلولهای گیاهی) و میتوکوندری (در سلولهای گیاهی و جانوری) در این است که اولی در ساخت سلولی و دومی در سوز سلولی دخیل است و در واقع یکی عکس عمل دیکری را در سوخت و سازسلولی و تامین انرژی به عهده دارد.
به این ترتیب میتوان اصطلاحات و معادل های زیر را در رشته زیست شناسی نام ببریم:
درون همزیستی : endosymbiosis
Eukaryotic: سلول هسته دار
Prokaryotic سلول بی هسته
سلول خودبقا یا خود پرور autotroph
سلول ناخود بقا یا ناخودپرورheterotroph

با تشکر مجدد از اقای سنایی بابت کار خوبشان و زمانه به خاطر نصب مطلب.

دوست گرامی؛ از توضیحات جامع و اشارات مفیدتان کمال سپاس را دارم. حتماً این نکات، در ترجمه‌های آتی بنده در این زمینه لحاظ خواهد شد. امیدوارم فضای نقد و نظر حاکم بر رسانه‌های علمی و خصوصاً غیرعلمی‌مان، از وجود مخاطبین فرهیخته‌ای چون شما، هر چه بهتر و بیشتر بهره‌مند گردد.
سپاسگزارم

"سپاسگزار" را آقای سنایی به درستی استفاده نموده اید ولی دوست "زیست شناس" ی که پیام گذاشته اند، "بنیانگزار" را اشتباه نوشته اند. چون "بنیان" به راستی چیزی "گذاردنی" است، روش درست نگارش آن "بنیانگذار" است.

درود بر رادیو زمانه و نویسندگان خوبش

در جواب "اموزگار پارسی" باید عرض کنم که جنابعالی هم ترکیب "استفاده نموده اند" را به جای استفاده کرده اند به کار گرفته اید که مصداق شعر مولاناست که میگوید "چهار هندو در یکی مسجد شدند.------ پس نماز هر چهاران شد تباه ---عیب جویان بیشتر گم کرده راه. "به هر حال ان دوست زیست شناس و اقای سنایی از شما متشکر هستند که گوشزد نمودید (کزدید).

شما نیز نکته مفیدی را گوشزد کززززززدید. با سپاس

حالا شد چهار اشتباه و حرف مولانا درست از اب در امد. البته غلطهای املایی دیگر هم در متن نوشته ان زیست شناس کاربر وجود دارد که شما بایستی به بزرگواری خودتان ایشان را ببخشید. اما به محض اطلاع شما باید بگویم که در کارهای نیمه علمی برخلاف نوشته های ادبی هم از لفافه گویی پرهیز و هم از عبارات نا مانوس و جمله های بلند خودداری میشود و هم اهمیت چندانی به اغلاط املایی داده نمیشود. مهم محتوای متن است نه اغلاط ماشین تحریری.
ای کاش می فرمودید که نوشته هم تا چه اندازه روان بودند تا در بعدی ها رعایت شود.
به هر حال از لطف شما بابت گوشزد نمودن (کززززززدن) اشتباهات خیلی ممنون هستم. دوست زیست شناس.

ارسال کردن دیدگاه جدید

محتویات این فیلد به صورت شخصی نگهداری می شود و در محلی از سایت نمایش داده نمی شود.

نظر شما پس از تایید دبیر وب‌سایت منتشر می‌شود.

لطفا به زبان فارسی کامنت بگذارید.
برای نوشتن به زبان فارسی می توانید از ادیتور زمانه استفاده کنید.

کامنتهایی که حاوی اتهام، توهین و یا حمله شخصی باشد هرز محسوب می شود و
منتشر نخواهد شد.

 

لینک به ادیتور زمانه:         

برای عبور از سد فیلترینگ

پرونده ۱۳۹۱ / چشم‌انداز ۱۳۹۲

مشخصات تازه دریافت برنامه های رادیو زمانه  از ماهواره:

ماهواره  :Eutelsat

هفت درجه شرقی

پولاریزاسیون افقی 

سیمبول ریت ۲۲

فرکانس ۱۰۷۲۱مگاهرتز

همیاران ما