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