درخشش در تاریکی: راز تکامل زیست تابی در زمین از 540 میلیون سال پیش
به گزارش هزار جزیره، در دل تاریکی اقیانوس، جایی که هیچ نوری از خورشید نمی رسد، گاه درخشش هایی آبی و سبز در آب موج می زنند؛ گویی دنیا زنده ای درون تاریکی پدیده امده. این پدیده شگفت انگیز، زیست تابی (Bioluminescence) نام دارد، یعنی توانایی موجودات زنده برای فراوری نور از درون بدن خود. دانشمندان سال هاست می کوشند بفهمند این توانایی چگونه و از چه زمانی در تاریخ زندگی روی کره زمین پدید آمده است. پژوهشی تازه اکنون نشان می دهد که ریشه های این درخشش به بیش از 540 میلیون سال پیش بازمی شود، یعنی دو برابر قدیمی تر از آنچه پیش تر تصور می شد. این کشف نه تنها بخشی از رازهای کهن دریاها را برملا نموده، بلکه پنجره ای تازه به تکامل حس بینایی و ارتباط میان گونه ها در نخستین اقیانوس های زمین گشوده است.
شروع در اعماق: پیشینه ای از درخشش در میان مرجان ها
دانشمندان ردّ این پدیده را تا یکی از کهن ترین شاخه های جانوران، یعنی مرجان های نرم بدن از رده اُکتوکورالیا (Octocorallia) دنبال نموده اند. این گروه از مرجان ها در دوران کامبرین، حدود 540 میلیون سال پیش، در اعماق دریاهای اولیه زندگی می کردند. تا پیش از این، قدیمی ترین شواهد زیست تابی به سخت پوستان کوچکی بازمی گشت که 267 میلیون سال پیش در اقیانوس ها می زیستند.
اُکتوکورالیا، برخلاف خویشاوندان سخت پوستهٔ خود، اسکلت نرم تری دارند و بدنهٔ آن ها از پولیپ هایی تشکیل شده که با نظمی هشت تایی گرد هم آمده اند. همین ساختار نام آن ها را شکل داده است. بعضی از آن ها هنگام تحریک یا لمس، نور خیره نماینده ای از خود ساطع می نمایند، اما علت این واکنش هنوز معماست. بعضی زیست شناسان گمان می نمایند این نور می تواند طعمه ها را جذب کند یا شکارچیان بزرگ تر را به صحنه بکشاند تا از ماهیان کوچکی که به مرجان آسیب می زنند تغذیه نمایند.
چرا اُکتوکورالیا کلید راز زیست تابی است
زیست شناسانی به رهبری دنیل دِلیو (Danielle DeLeo) از مؤسسه اسمیتسونیَن بر این باور بودند که اگر قرار باشد منشأ زیست تابی در تاریخ حیات جست وجو شود، اُکتوکورالیا برترین نقطهٔ شروع است. این مرجان ها نه تنها از کهن ترین گروه های جانوری روی زمین اند، بلکه هنوز هم در اعماق اقیانوس ها حضور دارند.
دِلیو می گوید: ما می خواستیم زمان دقیق پیدایش زیست تابی را بدانیم، و از آن جا که اُکتوکورالیا یکی از قدیمی ترین موجودات زیست تاب شناخته شده است، پرسش این بود که این توانایی دقیقاً چه زمانی در آن ها شکل گرفت؟
شجره نامه ای که رازها را آشکار کرد
پژوهشگران پیش تر در سال 2022 نقشهٔ ژنتیکی دقیقی از 185 گونهٔ اُکتوکورالیا تهیه نموده بودند که پایهٔ این تحقیق تازه شد. در گام بعدی، دِلیو و همکارانش از داده های میدانیِ جمع آوری شده به وسیله مانابو بِسو-اوئهارا (Manabu Bessho-Uehara) از دانشگاه ناگویا و آندریا کواترینی (Andrea Quattrini) از اسمیتسونیَن بهره گرفتند.
در طی این مأموریت های اعماق دریا، آن ها پیروز شدند پنج گونهٔ تازه از مرجان های زیست تاب را شناسایی نمایند؛ کشفی که زمینه ساز گام بعدی شد: تحلیل بازسازی حالت نیاکانی (Ancestral State Reconstruction). این روش آماری به پژوهشگران اجازه می دهد تا با تکیه بر صفات گونه های امروزی، ویژگی های اجداد آن ها را در گذشتهٔ دور بازسازی نمایند.
کواترینی شرح می دهد: اگر گونه های امروزی اُکتوکورالیا زیست تاب باشند، می توانیم با تحلیل آماری احتمال دهیم که اجدادشان نیز دارای این ویژگی بوده اند. هرچه گونه های بیشتری این صفت مشترک را داشته باشند، احتمال وجود آن در نیاکانشان نیز بالاتر است.
نتیجه ای که زمان زیست تابی را دگرگون کرد
نتایج چندین مدل آماری مختلف در نهایت همگی به یک پاسخ منتهی شد: توانایی زیست تابی احتمالاً نخستین بار در نیاکان مشترک تمام اُکتوکورالیا، حدود 540 میلیون سال پیش، پدید آمده. در آن موقع حیات چندسلولی هنوز در مراحل شروعین بود، اما موجوداتی با چشم های ابتدایی در آب های کامبرین شنا می کردند و می توانستند نور را تشخیص دهند.
هم زمانی ظهور زیست تابی با پیدایش بینایی در این دوران، به گفتهٔ پژوهشگران، تصادفی نیست. این هم زمانی شاید نخستین نشانه از تعامل دیداری میان گونه های مختلف در تاریخ حیات باشد: رقابتی خاموش در تاریکی که در آن نور به زبان بقا تبدیل شد.
پرسشی که هنوز بی پاسخ مانده
اما هنوز یک راز به جای مانده است. اگر نیاکان اُکتوکورالیا در آن موقع توانایی زیست تابی داشتند، چرا بسیاری از گونه های امروزی این ویژگی را از دست داده اند؟ دانشمندان احتمال می دهند تغییرات ژنتیکی یا فشارهای محیطی طی میلیون ها سال باعث خاموش شدن این ژن ها شده باشد. پاسخ به این پرسش می تواند درک ما از اکولوژی پیچیدهٔ اقیانوس کامبرین و فرگشت رفتارهای دیداری را متحول کند.
خلاصهٔ نهایی
زیست تابی یا درخشش زیستی (Bioluminescence) یکی از شگفتی های طبیعی است که بر اساس پژوهش تازه، ریشهٔ آن به بیش از 540 میلیون سال پیش بازمی شود. نیاکان مرجان های اُکتوکورالیا در اعماق دریاهای کامبرین نخستین موجوداتی بودند که توانستند از واکنش های شیمیایی برای فراوری نور بهره ببرند. این پدیده احتمالاً هم زمان با شکل گیری نخستین چشم ها در تاریخ حیات پدید آمده و نقشی اساسی در تعامل و شکار میان گونه ها داشته است. بااین حال هنوز روشن نیست چرا بسیاری از گونه های امروزی این ویژگی را از دست داده اند و چه شرایطی در دوران های بعد باعث خاموشی این ژن های نورافشان شده است.
سؤالات رایج (FAQ)
1. زیست تابی چیست و چگونه کار می نماید؟
زیست تابی واکنشی شیمیایی در بدن بعضی موجودات است که باعث فراوری نور می شود. این واکنش معمولاً شامل ترکیب ماده ای به نام لوسیفرین (Luciferin) با آنزیم لوسیفراز (Luciferase) است که نتیجهٔ آن فراوری نوری سرد و بدون حرارت است.
2. قدیمی ترین موجود زیست تاب شناخته شده کدام است؟
بر اساس پژوهش اخیر، قدیمی ترین ردی از زیست تابی در مرجان های اُکتوکورالیا (Octocorallia) دیده شده که حدود 540 میلیون سال پیش در دوران کامبرین می زیسته اند.
3. چرا همهٔ مرجان ها زیست تاب نیستند؟
به نظر می رسد بسیاری از گونه های امروزی در طول زمان ژن های مربوط به فراوری نور را از دست داده اند. این امر ممکن است به علت تغییر محیط زیست یا نبود احتیاج به نوردهی برای بقا اتفاق افتاده باشد.
4. هدف زیست تابی در جانوران چیست؟
زیست تابی می تواند برای اهداف گوناگونی مانند جذب طعمه، دفع شکارچی، یا ارتباط میان هم نوعان استفاده شود. در بعضی گونه ها این نور تنها هنگام تحریک یا خطر فعال می شود.
5. ارتباط زیست تابی با فرگشت بینایی چیست؟
زمانی که زیست تابی پدید آمد، موجوداتی با چشم های ابتدایی نیز در دریاها وجود داشتند. احتمالاً رقابت برای تماشا و دیده شدن، عامل مهمی در شکل گیری این توانایی بوده است.
6. آیا زیست تابی فقط در دریاها وجود دارد؟
خیر، هرچند بیشتر گونه های زیست تاب در اقیانوس ها زندگی می نمایند، اما بعضی حشرات مانند کرم شب تاب نیز روی خشکی دارای این ویژگی هستند.
دکتر علیرضا مجیدی
پزشک، نویسنده و بنیان گذار وبلاگ خبرنگاران
دکتر علیرضا مجیدی، نویسنده و بنیان گذار وبلاگ خبرنگاران .
با بیش از 20 سال نویسندگی ترکیبی مستمر در زمینهٔ پزشکی، فناوری، سینما، کتاب و فرهنگ.
باشد که با هم متفاوت بیاندیشیم!
دربارهٔ علیرضا مجیدی در خبرنگاران