برای اولین بار در یک میلیارد سال: دو گونه حیات به صورت تکاملی با هم ادغام شدند

این پدیده تکاملی «درون‌همزیستی اولیه» نام دارد و زمانی اتفاق می‌افتد که یک موجود میکروسکوپی، موجود دیگری را می‌بلعد تا از ویژگی‌های آن بهره ببرد.

محققان یک پدیده تکاملی درحال پیشرفت را کشف کردند که ظاهراً هر یک میلیارد سال یک‌ بار رخ می‌دهد. این پدیده درون‌همزیستی یا اندوسیمبیوز اولیه (Primary Endosymbiosis) نامیده می‌شود و زمانی اتفاق می‌افتد که یک موجود میکروسکوپی، موجود دیگری را می‌بلعد و مانند یک عضو داخلی شروع به استفاده از آن می‌کند.

به‌ گزارش نیواطلس، براساس مقاله‌های منتشرشده در Cell و Science، دانشمندان یک پدیده تکاملی نادر را کشف کرده‌اند که آخرین‌بار حدود 1.6 میلیارد سال پیش رخ داد و طی آن گیاهان با ایجاد کلروپلاست، توانستند نور خورشید را جذب کنند و به رنگ سبزی که حالا می‌بینیم تکامل پیدا کردند.

اکنون درون‌همزیستی بار دیگر درحال رخ‌دادن است؛ گونه‌ای از جلبک‌ها به نام برارودوسفایرا بیگلووی (Braarudosphaera bigelowii) یک سیانوباکتری را در خود فرو برده است که به آن‌ اجازه می‌دهد کاری انجام دهد که جلبک‌ها و به‌طور کلی گیاهان معمولی قادر به انجام آن نیستند. با این شرایط، این جلبک می‌تواند نیتروژن را مستقیماً از هوا «تثبیت» کند و با ادغام آن با عناصر دیگر، ترکیبات مفیدتری بسازد. در فرایند «تثبیت نیتروژن» (Nitrogen Fixation)، گاز نیتروژن آزاد در هوا از نظر شیمیایی با عناصر دیگر ترکیب می‌شود و این کار اکثراً به‌وسیله باکتری‌ها و سیانوباکتری‌ها انجام می‌گیرد. محققان این اندامک جدید را «نیتروپلاست» نامیده‌اند.

گفتنی است که نیتروژن یک ماده مغذی کلیدی محسوب می‌شود و به‌طور معمول گیاهان و جلبک‌ها آن را از طریق روابط همزیستی جداگانه با باکتری‌ها، به‌دست می‌آورند.

پدیده تکاملی بسیار نادر در گونه‌ای از جلبک‌‌ها

در تاریخ 4 میلیارد ساله حیات روی زمین، تصور می‌شود که پدیده درون‌همزیستی اولیه تنها دو بار اتفاق افتاده و هر بار یک پیشرفت عظیم در فرایند تکامل ایجاد کرده است. اولین مورد حدود 2.2 میلیارد سال پیش رخ داد؛ زمانی که یک آرکی (موجود میکروسکوپی باستانی‌) یک باکتری را بلعید و آن را به میتوکندری تبدیل کرد. این اندامک تخصصیِ تولیدکننده انرژی اساساً به همه اشکال پیچیده حیات اجازه تکامل داد.

دومین‌بار حدود 1.6 میلیارد سال پیش اتفاق افتاد؛ زمانی که برخی از این سلول‌های پیشرفته‌تر سیانوباکتری‌هایی را جذب کردند که می‌توانستند از نور خورشید انرژی بگیرند. این‌ها به اندامک‌هایی به نام کلروپلاست تبدیل شدند که توانایی جذب نور خورشید و همچنین رنگ سبز را به گیاهان دادند.

سومین مورد نیز اکنون درحال رخ‌دادن است. محققان دریافتند که جلبک B. bigelowii یک باکتری به نام UCYN-A را بلعیده است. به‌عبارتی، نسبت اندازه بین جلبک و UCYN-A یکسان باقی مانده و به‌نوعی این دو درون یکدیگر همزیستی دارند و مواد مغذی را تبادل می‌کنند.

محققان می‌گویند مشاهدات اشعه ایکس آن‌ها نشان می‌دهد که UCYN-A به یک اندامک کامل (نیتروپلاست) تبدیل شده است. دانشمندان احتمال می‌دهند که این اندامک حدود 100 میلیون سال پیش شروع به تکامل کرده باشد؛ اگرچه به‌نظر می‌رسد که این مقدار زمان بسیار طولانی باشد، اما در مقایسه با عمر میتوکندری‌ها و کلروپلاست‌ها، این مقدار به یک چشم‌برهم‌زدن می‌ماند.