کشف جانوری که برای زنده ماندن نیازی به اکسیژن ندارد

برای نخستین‌بار، جانوری روی زمین کشف شده است که ژنوم میتوکندری ندارد و بنابراین قادر به استفاده از اکسیژن و تنفس سلولی نیست.

دانشمندان به‌تازگی کشف کرده‌اند که نوعی انگل ماهی دارای ژنوم میتوکندری نیست. این انگل نخستین موجود پرسلولی شناخته شده است که این ژنوم را ندارد. براین‌اساس می‌توان گفت که او نفس نمی‌کشد. درواقع، حیات این موجود، کاملا مستقل از اکسیژن است. این کشف نه‌تنها درک ما را از حیات روی زمین تغییر می‌دهد بلکه می‌تواند نتایجی نیز در زمینه‌ی جست‌وجو به‌دنبال حیات فرازمینی در سیاره‌های دیگر داشته باشد.

حدود ۱/۴۵ میلیارد سال پیش حیاتی با توانایی متابولیسم اکسیژن روی زمین ایجاد شد. یک موجود باستانی، باکتری کوچکی را بلعید و منزل جدید باکتری برای هر دو طرف سودمند بود و هر دو کنار هم ماندند. این ارتباط همزیستی منجر به تکامل دو ارگانیسم درکنار هم شد و درنهایت باکتری به اندامکی تبدیل شد که میتوکندری نامیده می‌شود. هر سلول موجود در بدن شما به‌جز سلول‌های قرمز خون دارای تعداد زیادی میتوکندری هستند و این اندامک‌های سلولی برای فرایند تنفس حیاتی هستند. آن‌ها برای تولید مولکولی که آدنوزین تری فسفات (ATP) نام دارد، اکسیژن را می‌شکنند. موجودات پرسلولی از ATP به‌عنوان انرژی مورد نیاز در فرایندهای سلولی استفاده می‌کنند.

ما می‌دانیم سازگاری‌هایی وجود دارد که به برخی از ارگانیسم‌ها این امکان را می‌دهد تا در شرایط کم اکسیژنی رشد کنند. برخی از موجودات تک‌سلولی به‌منظور متابولیسم بی‌هوازی دارای اندامک‌های مرتبط با میتوکندری هستند اما در محافل علمی، امکان وجود موجود پرسلولی کاملا بی‌هوازی مورد بحث بوده است. گروهی از پژوهشگران دانشگاه تل آویو تصمیم گرفتند بار دیگر یکی از انگل‌های شایع ماهی سالمون را که Henneguya salminicola نام دارد، مورد بررسی قرار دهند. این انگل از گروه کیسه‌تنان است که موجوداتی مانند مرجان‌ها، عروس دریایی و شقایق‌ دریایی نیز به آن تعلق دارند. اگرچه کیستی که این انگل در گوشت ماهی ایجاد می‌کند، ناخوشایند است، این انگل‌ بی‌ضرر بوده و در تمام طول عمر خود با سالمون زندگی می‌کند.

_{اسپورهای انگل H. salminicola زیر میکروسکوپ شنا می‌کنند. اشکال چشم‌مانند روی سر آن، سلول‌های نیش هستند که یکی از معدود ویژگی‌هایی است که ارگانیسم طی تکامل آن را حفظ کرده است}

تمام جانوران پرسلولی دیگر روی زمین که دانشمندان شانس توالی‌یابی DNA آن‌ها را پیدا کرده‌اند، دارای برخی از ژن‌های تنفسی بوده‌اند. طبق مطالعه جدید که به‌تازگی در مجله‌ی PNAS منتشر شده است، ژنوم H. salminicola فاقد این توالی‌ها است. تجزیه‌و‌تحلیل ژنومی و میکروسکوپی این موجود نشان داده است که برخلاف دیگر جانوران شناخته‌شده، H. salminicola دارای ژنوم میتوکندریایی نیست. ژنوم میتوکندریایی بخش کوچک ولی بسیار مهمی از DNA است که در میتوکندری جانور وجود دارد و شامل ژن‌های مسئول تنفس است.

مانند بسیاری از انگل‌های گروه مخاط‌زیان (میکسوزوآ) که گروهی از شناگران ساده میکروسکوپی هستند که خویشاوندی دوری با عروس‌های دریایی دارند، H. salminicola نیز ممکن است زمانی بسیار شبیه اجداد ژله‌ای خود بوده باشد اما به‌تدریج در مسیری تکامل یافته است تا هیچ‌یک از صفات پرسلولی خود را نداشته باشد. دوروتی هاچون، متخصص زیست‌شناسی تکاملی از دانشگاه تل آویو و یکی از نویسندگان مقاله می‌گوید:

آن‌ها بافت، سلول‌های عصبی، عضلات و هرچیزی را از دست داده‌اند. ما اکنون متوجه شدیم که آن‌ها توانایی تنفس خود را نیز از دست داده‌اند.

_{هسته هر اسپور H. salminicola زیر میکروسکوپ فلورسنت به رنگ سبز می‌درخشد. پژوهشگران به‌کمک توالی‌یابی ژنتیکی و مشاهدات میکروسکوپی دریافتند که H. salminicola تنها جانور شناخته‌شده روی زمین است که دارای DNA میتوکندریایی نیست}

هاچون می‌گوید این کاهش ژنتیکی احتمالا مزیتی برای انگل‌هایی مانند H. salminicola داشته است و به تولیدمثل سریع‌تر آن‌ها کمک کرده است. مخاط‌زیان برخی از کوچک‌ترین ژنوم‌ها را در سلسله‌ی جانوران دارند و این امر موجب می‌شود بازده تولیدمثل آن‌ها بسیار بالا باشد. درحالی‌که H. salminicola نسبتا بی‌خطر است، انگل‌های دیگر این خانواده کل منابع ماهی‌گیری را آلوده کرده و از بین می‌برند و هم برای ماهی‌ها و هم برای صنعت ماهی‌گیری یک تهدید محسوب می‌شوند. این انگل وقتی از گوشت ماهی بیرون می‌آید، مانند مجموعه‌ای از حباب‌های تک‌سلولی به‌نظر می‌رسد (وقتی ماهی به این انگل آلوده می‌شود، گفته می‌شود که دچار بیماری تاپیوکا شده است).

اسپورهای انگل زیر میکروسکوپ مانند سلول‌های اسپرم آبی‌رنگ با دو دم و یک جفت چشم بیضی‌شکل عجیب به‌نظر می‌رسند. این اشکال چشم‌مانند درواقع سلول‌های نیش هستند که البته حاوی زهر نبوده ولی به انگل کمک می‌کنند تا درصورت نیاز محکم به میزبان بچسبد. این سلول‌ها از معدود ویژگی‌هایی هستند که H. salminicola در مسیر تکاملی خود آن‌ها را از دست نداده است. هاچون می‌گوید:

همیشه چنین تصور می‌شود که جانوران، موجوداتی پرسلولی با تعداد زیادی ژن هستند که درجهت پیچیده‌تر شدن تکامل پیدا کرده‌اند. در این جا، موجودی را می‌بینیم که کاملا برعکس حرکت کرده است. آن‌ها درمسیری تکامل یافته‌اند که تقریبا تک‌سلولی باشند.

پس اگر H. salminicola تنفس نمی‌کند، چگونه انرژی مورد نیاز خود را به‌دست می‌آورد؟ پژوهشگران درمورد این مسئله کاملا مطمئن نیستند. به‌گفته‌ی هاچون، انگل‌های مشابه دیگر، پروتئین‌هایی دارند که می‌توانند ATP را مستقیما از میزبان خود وارد کنند. او معتقد است که H. salminicol نیز می‌تواند کار مشابهی انجام دهد، اما برای کشف این مسئله باید ژنوم این موجود عجیب بیشتر مورد مطالعه قرار گیرد.