تک‌سلولی‌های خون‌آشام

این خون‌آشام قربانی خود را به دام انداخته و پوست آن را سوراخ می‌کند تا بتواند مایعات بدن طعمه خود را خارج کرده و از آن تغذیه کند. همه این فرآیند در مدت زمان چند دقیقه اتفاق می‌افتد. پس از آن این خون‌آشام طعمه بیچاره را به کناری انداخته و در گوشه‌ای استراحت می‌کند تا غذایی که خورده در بدنش هضم شود. این خون‌آشام‌ها موجودات تک‌سلولی هستند که دیگر موجودات تک‌سلولی و حتی موجودات بزرگ‌تری مانند کرم‌ها را زیر نظر می‌گیرند تا بتوانند در فرصت مناسبی آنها را به دام انداخته و غذای مفصلی نوش جان کنند. بررسی‌ها و مطالعات انجام شده روی این موجودات نشان داده است، زندگی آنها در کنار موجوداتی که به عنوان طعمه به دام می‌افتند، قدمتی دیرینه دارد و تقریبا در هر نقطه‌ای از زمین می‌توان ردپایی از آنها یافت.

150 سال مطالعه درباره آمیب‌های خون‌آشام

آمیب‌های خون‌آشام نخستین بار توسط لئون سینکوسکی، زیست‌شناس روسی شناسایی شدند. وی از بنیانگذاران میکروبیولوژی است و در تحقیقات خود موفق به شناسایی موجودات تک‌سلولی قرمز رنگی شد که از نظر ساختاری شباهت زیادی به آمیب‌ها داشتند. این موجودات با ایجاد سوراخ‌هایی در دیواره سلولی جلبک‌ها به آنها حمله کرده و از محتوی سلولی جلبک‌ها تغذیه می‌کردند. از آنجا که رفتار این موجودات شباهت زیادی به خون‌آشام‌ها داشت، این تک‌سلولی‌ها را میکروب‌های خون‌آشام نامگذاری کردند. بتدریج گونه‌های دیگری از این موجودات شناسایی شد. امروزه این موجودات خون‌آشام، گروه بزرگی از موجودات تک‌سلولی را تشکیل می‌دهند.

شیوه هراس‌انگیز تغذیه این موجودات موضوعی است که از 150 سال پیش مورد توجه بسیاری از محققان قرار گرفته است. در مطالعاتی که 88 سال پیش روی آنها انجام شده، چگونگی گسترش این موجودات خون‌آشام در اطراف موجودی که به عنوان طعمه به دام انداخته می‌شود، توضیح داده شده است. نتایج به دست آمده نشان می‌دهد یک تک‌سلولی خون‌آشام در عرض یک تا چند دقیقه دیواره‌های سلول هدف را مورد حمله قرار داده و به داخل آن پیشروی می‌کنند. پس از تغذیه از میزبان این موجود سلولی ناگهان متورم می‌شود که این تغییر ناشی از ورود محتویات سلولی جلبک‌ها به بدن اوست.

امروزه ما می‌دانیم فقط جلبک‌ها قربانی این خون‌آشام‌های تک‌سلولی نمی‌شوند و بعضی از گونه‌های آنها می‌توانند قارچ‌ها یا حتی موجودات پرسلولی بویژه کرم‌های لوله ای را نیز هدف قرار داده و شکار کنند. اگر غذای کافی در دسترس نباشد سلول‌های بعضی گونه‌ها می‌تواند در هم ادغام شود تا ساختارهای سلولی بزرگ‌تری تشکیل شود. به این ترتیب این ساختارهای سلولی می‌توانند فواصل دورتری را پیموده و به منابع غذایی که در مکان‌های دیگر وجود دارد، دسترسی پیدا کنند.

آبزی یا خشکی‌زی؟

یکی از ویژگی‌های جالب توجه این موجودات این است که بعد از خوردن وعده غذایی، دیواره سخت و محکمی در اطراف خود می‌سازند که اصطلاحا به آن کیست گفته می‌شود. در این حالت آنها در وضع بی‌حرکت و سکون باقی می‌مانند تا غذایی که خورده‌اند، هضم شود.

به گفته سباستین هس، دانشمند آلمانی که درباره این موجودات تحقیقات گسترده‌ای انجام داده است؛ قرار گرفتن در وضع سکون یا بی‌حرکتی یک یا دو روز به طول می‌انجامد و همزمان تقسیم سلولی نیز انجام می‌شود. در نتیجه وقتی این کیست ایجاد شد، پس از گذشت مدت زمان یک یا دو روز باز می‌شود و از این کیست به جای یک آمیب خون‌آشام، دو تک‌سلولی خون آشام خارج می‌شود.

گروهی از محققان آلمانی به سرپرستی هس تلاش‌های زیادی انجام داده‌اند تا به شواهدی مبنی بر وجود ارتباط بین گونه‌های مختلف تک‌سلولی‌های خون‌آشام دست یابند. آنها برای این کار هشت نوع از این موجودات تک‌سلولی را در شرایط آزمایشگاهی رشد داده و توالی DNA این موجودات را مورد مطالعه قرار داده‌اند. گرچه همه این موجودات تک‌سلولی در خانواده آمیب‌های خون‌آشام قرار داشتند، اما تا پیش از این هیچ‌کس نمی‌دانست، آیا در حقیقت بین این موجودات ارتباطی وجود دارد یا خیر.

بررسی‌های انجام شده نشان داد این موجودات از نظر بعضی ویژگی‌ها کاملا متفاوت هستند. برای مثال گرچه شکل ظاهری آنها معمولا گرد و کروی‌شکل است، اما در میان آنها گونه‌ای وجود دارد که شکل ظاهری آن پیوسته در حال تغییر است. این موجود برخلاف دیگر گونه‌ها می‌تواند تغییر شکل دهد و بر این اساس شکل ظاهری آن می‌تواند از کروی تا میله‌ای شکل متغیر باشد، حتی گاهی به شکل موجودی با بازوهای متعدد نیز دیده می‌شود.

اما بررسی توالی ژن‌ها در DNA این موجودات نشان داد همه این گونه‌ها به یک گروه تعلق دارند. بنابراین هس و همکارانش به این نتیجه رسیدند حداقل در این گروه می‌توان دو گروه مجزا تشکیل داد، یکی از این گروه‌ها شامل گونه‌های متنوعی از آمیب‌های خون‌آشام است و گروه دیگر موجوداتی مانند L.Vorax را شامل می‌شود که ویژگی مهم آنها توانایی تغییر شکل ظاهری ساختار سلولی آنهاست. آنها بر این باورند که تفاوت‌های این دو گروه از محل زندگی آنها ناشی می‌شود. گروه اول تک‌سلولی‌هایی هستند که همه آنها در دریاچه‌ها و تالاب‌ها زندگی می‌کنند و گروه دوم اغلب ساکن خاک هستند.

یک سال بعد برنی و همکارانش از موزه تاریخ طبیعی لندن قدم‌های بیشتری در این زمینه برداشتند. آنها گونه‌های جدیدی از آمیب‌های خون‌آشام را شناسایی کردند که ساکن دریاها یا آب‌های شور هستند. بررسی توالی DNA در این موجودات قرار گرفتن آنها در این گروه را مورد تائید قرار می‌دهد.

از آمیب‌های خون‌آشام تا سوخت زیستی

150 سال بعد از این‌که این موجودات شناسایی شده‌اند، هنوز یک معمای بزرگ درباره این آمیب‌های خون‌آشام وجود دارد که پاسخی برای آن یافت نشده است. این معمای بزرگ این است که این موجودات تک‌سلولی چگونه می‌توانند از دیواره سلولی سخت و محکم باکتری‌ها یا قارچ‌ها عبور کرده و از محتویات سلولی بدن آنها تغذیه کنند؟ دیواره سلولی قارچ‌ها از کیتین ساخته شده است. کیتین همان ماده اصلی تشکیل‌دهنده پوسته خرچنگ‌هاست که بسیار محکم و نفوذناپذیر است.

به گفته هس، نفوذ به دیواره سلولی طعمه‌ای که در تله این موجود به دام افتاده است، بسیار سریع اتفاق می‌افتد. این فرآیند پنج تا ده دقیقه طول می‌کشد. شاید تصور کنید این تک سلولی برای این کار از ابزاری شبیه قیچی یا مته استفاده می‌کند، اما این محقق تصور می‌کند این فرآیند به روش شیمیایی انجام می‌شود. شاید این موجودات آنزیم‌هایی ترشح می‌کنند که می‌تواند دیواره سلولی طعمه را در خود هضم کند. او قصد دارد در آینده‌ای نزدیک تحقیقاتی در این زمینه انجام دهد.

شاید تصور کنید پاسخ به این معما فقط برای محققان و دانشمندانی که سال‌ها در این زمینه تحقیق و مطالعه کرده‌اند، حائز اهمیت باشد، اما این موضوعی است که فقط به جامعه آکادمیک و علمی محدود نمی‌شود. بسیاری از شرکت‌ها و دانشمندان در جهان در زمینه تولید سوخت‌های زیستی از جلبک‌ها تحقیق و فعالیت می‌کنند. سوخت زیستی منبعی پاک و عاری از آلودگی‌های زیست‌محیطی است که می‌تواند در حوزه حمل و نقل به طور گسترده و با هدف کاهش انتشار گازهای آلاینده حاوی کربن مورد استفاده قرار گیرد، اما یکی از چالش‌هایی که در زمینه استخراج سوخت زیستی از جلبک‌های گیاهی وجود دارد، این است که درهم شکستن دیواره سخت سلولی جلبک‌ها برای استخراج مواد قندی سلولی حاوی انرژی، بسیار دشوار بوده و با محدودیت‌های فراوانی همراه است. هس بر این باور است که با کسب اطلاعاتی درباره آنزیمی که این موجودات تک‌سلولی خون‌آشام از آن برای نفوذ به دیواره سلولی میزبان استفاده می‌کنند، می‌تواند به عنوان راهکاری برای مقابله با چالش‌هایی که در زمینه تسهیل استخراج سوخت زیستی از جلبک‌ها وجود دارد، مورد استفاده قرار گیرد.

پیچیده‌تر از یک تک‌سلولی

این یافته‌ها نشان می‌دهد جمعیت تک‌سلولی‌های خون‌آشام بسیار بیشتر از آن چیزی است که تصور می‌شد. بویژه دریاها که تاکنون هیچ محققی ردپای این موجودات را در آنجا مورد بررسی قرار نداده است، می‌تواند سکونتگاه جمعیت زیادی از این موجودات باشد. براساس یافته‌های برنی و همکارانش دو گروهی که هس و دیگر محققان آلمانی موفق به یافتن آنها شده بودند از یک گروه بسیار بزرگ‌تر از این موجودات هستند که می‌تواند از دو زیرمجموعه مختلف تشکیل شده باشد. آنها بر این باورند که یکی از این زیرگروه‌ها دربردارنده گونه‌های آبزی از آمیب‌های خون‌آشام است.‌بعضی از این گونه‌ها از طریق ردپایی از DNA آنها در دریاها یا رسوبات ساحلی شناسایی شده‌اند و هنوز هیچ اطلاعاتی درباره شکل ظاهری آنها به دست نیامده است. بررسی‌ها و مطالعات انجام شده بیانگر این است که این موجودات بیش از همه قارچ‌هایی که در سطح دنیا وجود دارد، از تنوع ژنتیکی برخوردارند. البته گروهی بر این باورند که چون این تحلیل‌ها بر مبنای یکی از واحدهای ساختاری ژن‌ها انجام شده، هنوز نمی‌توان در این زمینه اظهار نظر قطعی کرد. گرچه جمعیت این موجودات بسیار زیاد است و در محدوده گسترده‌ای حضور دارند، اما اغلب نمی‌توان براحتی آنها را پیدا کرد. معمولا این موجودات به شکل کلونی و در نزدیکی هم زندگی نمی‌کنند. شاید به این دلیل که هریک از آنها به فضای وسیعی برای شکار طعمه مورد نظرش نیاز دارد یا شاید هم به این دلیل که موجودات دیگری وجود دارند که از آنها تغذیه می‌کنند.

BBC / مترجم : فرانک فراهانی‌جم‌