دانشمندان جلبک‌ها را بعد از ۷ هزار سال بی‌تحرکی زنده کردند!
به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، یک تیم تحقیقاتی به سرپرستی «مؤسسه تحقیقاتی دریاچه بالتیک» (IOW) موفق شد جلبک‌هایی را که تقریباً ۷ هزار سال پیش به کف دریای بالتیک سقوط کرده و زندگی خفته خود را آغاز کرده بودند، به زندگی بازگرداند. علیرغم گذشت هزاران سال از بی‌حرکتی جلبک‌ها در لجن‌های کف دریا که فاقد نور و اکسیژن هستند، گونه‌هایی که مورد بررسی قرار گرفتند، دوباره توانستند به طور کامل به حیات بازگردند.
این مطالعه که در مجله «ISME Journal» منتشر شده است، با هدف درک بهتر از آینده دریای بالتیک از طریق تحقیقات پالیٔواکولوژیکی بر روی گذشته این دریا انجام شده است. پالیٔواکولوژیکی شاخه‌ای از بوم‌شناسی (اکولوژی) است که به مطالعه اکوسیستم‌های گذشته و تغییرات آنها در طول زمان می‌پردازد. این علم با استفاده از شواهد فسیلی، رسوبات، گرده‌های گیاهی، ایزوترپ‌ها، DNA باستانی و سایر بقایای زیستی، شرایط محیطی و تعاملات بین موجودات زنده در دوران‌های مختلف زمین‌شناسی را بازسازی می‌کند.
بسیاری از موجودات زنده - از باکتری‌ها گرفته تا پستانداران، می‌توانند وارد حالت خواب شوند تا دوره‌های نامساعد محیطی را پشت سر بگذارند. آنها فعالیت متابولیکی خود را کاهش داده و اغلب مراحل خاصی از خواب‌رفتگی را تجربه می‌کنند تا انرژی خود را ذخیره و حفظ کنند. درحقیقت این یک سبک مقاومتی در برابر شرایط محیطی است. این پدیده شامل فیتوپلانکتون‌ها نیز می‌شود - موجوداتی که در آب زندگی کرده و فتوسنتز می‌کنند. در خواب‌رفتگی، آنها به کف دریا می‌افتند، با گذشت زمان توسط لجن پوشانده می‌شوند و در شرایط بدون اکسیژن می‌مانند.
«سارا بلیوس»، متخصص فیتوپلانکتون در IOW و نویسنده اول این مطالعه، توضیح می‌دهد: «این رسوبات مانند یک کپسول زمان هستند که اطلاعات ارزشمندی در مورد اکوسیستم‌های گذشته، جوامع زیستی ساکن در آنها، توسعه جمعیت‌ها و تغییرات ژنتیکی آنها در اختیار ما قرار می‌دهند.»
در این تحقیق، که بر روی لایه‌های رسوبی از دریای بالتیک انجام شد، سلول‌های خواب‌رفته فیتوپلانکتون‌ها در لایه‌های مختلف رسوبات بررسی شد. این رسوبات نشان‌دهنده دوره‌ای از حدود ۷ هزار سال پیش و مراحل اصلی تغییرات اقلیمی دریای بالتیک بودند. در شرایط مطلوب از نظر نور و مواد مغذی، جلبک‌های زنده از خواب‌رفتگی بیدار شدند و نمونه‌های جداگانه‌ای از آنها استخراج شد.
تنها گونه فیتوپلانکتونی که از تمام نمونه‌ها به زندگی بازگشت، «Skeletonema marinoi» بود که در دریای بالتیک بسیار رایج است و معمولاً در زمان شکوفایی بهاری رخ می‌دهد. قدیمی‌ترین نمونه این گونه از لایه رسوبی با عمری معادل ۶۸۷۱ سال (با میزان خطای ۱۴۰ سال) احیا شد.
این جلبک‌های احیا شده نه تنها زنده ماندند، بلکه به نظر نمی‌رسد هیچ‌کدام توانایی زیستی خود را از دست داده باشند. آنها به طور مشابه با نسل‌های امروزی خود رشد کردند، تقسیم شدند و فتوسنتز کردند. حتی نمونه‌های احیا شده از لایه‌های رسوبی هفت هزار ساله در زمان کشت در شرایط آزمایشگاهی، با نرخ رشد متوسط حدود ۰.۳۱ تقسیم سلولی در روز، عملکردی مشابه با گونه‌های معاصر از این نوع جلبک‌ها داشتند.
آنالیز‌های فتوسنتزی نشان داد که حتی قدیمی‌ترین نمونه‌های جلبک‌ها می‌توانند به طور فعال اکسیژن تولید کنند و مقادیر تولید اکسیژن آنها مشابه گونه‌های معاصر بود.
پدیده خواب‌رفتگی موجودات که در دوره‌های طولانی زمان به بقای خود ادامه می‌دهند و می‌توانند به‌طور بالقوه محیط‌های خود را تحت شرایط مناسب دوباره اشغال کنند، در مطالعات دیگر نیز مشاهده شده است. به عنوان مثال، دانه‌های گیاهان و برخی از سخت‌پوستان نیز می‌توانند برای قرن‌ها و حتی هزاران سال با خواب‌رفتگی زنده بمانند.
با این حال، احیای موفقیت‌آمیز یک مرحله خواب‌رفتگی پس از مدت زمان طولانی، مانند آنچه در مورد S. marinoi رخ داد، نادر است. با عمر حدود ۷ هزار سال، این سلول‌های کوچک از قدیمی‌ترین موجوداتی هستند که با موفقیت از یک مرحله خواب‌رفتگی سالم احیا شده‌اند.
تحقیقات آینده در مورد این جلبک‌های احیا شده تحت شرایط مختلف، امکان مطالعه دقیق‌تر تغییرات ژنتیکی را فراهم می‌آورد. بلیوس توضیح می‌دهد: «این مطالعه نشان می‌دهد که می‌توانیم تغییرات ژنتیکی را از طریق سلول‌های زنده و نه تنها از طریق فسیل‌ها یا ردDNA، به‌طور مستقیم ردیابی کنیم.»
این پژوهش یک گام مهم در توسعه ابزاری به نام «اکولوژی احیا» در دریای بالتیک است و به دانشمندان اجازه می‌دهد تا آزمایشات پرش در زمان را در محیط آزمایشگاهی انجام دهند.