جلبک‌ها بعد از ۷ هزار سال بی‌حرکتی در لجن به زندگی بازگرداننده شدند_آیندگان

یک تیم تحقیقاتی به سرپرستی «مؤسسه تحقیقاتی دریاچه بالتیک» (IOW) موفق شد جلبک‌هایی را که تقریباً ۷ هزار سال پیش به کف دریای بالتیک سقوط کرده و زندگی خفته خود را اغاز کرده بودند، به زندگی بازگرداند. علیرغم گذشت هزاران سال از بی‌حرکتی جلبک‌ها در لجن‌های کف دریا که فاقد نور و اکسیژن می باشند، گونه‌هایی که مورد بازدید قرار گرفتند، مجدد توانستند به طور کامل به حیات بازگردند.

این مطالعه که در مجله «ISME Journal» انتشار شده است، با مقصد فهمیدن بهتر از آینده دریای بالتیک از طریق تحقیقات پالیٔواکولوژیکی بر روی قبل این دریا انجام شده است. پالیٔواکولوژیکی شاخه‌ای از بوم‌شناسی (اکولوژی) است که به مطالعه اکوسیستم‌های قبل و تغییرات آن‌ها در طول زمان می‌پردازد. این علم با منفعت گیری از شواهد فسیلی، رسوبات، گرده‌های گیاهی، ایزوترپ‌ها، DNA باستانی و دیگر باقی مانده زیستی، شرایط محیطی و تعامل های بین موجودات زنده در دوران‌های گوناگون زمین‌شناسی را بازسازی می‌کند.

تعداد بسیاری از موجودات زنده – از باکتری‌ها گرفته تا پستانداران، می‌توانند داخل حالت خواب شوند تا دوره‌های نامساعد محیطی را پشت سر بگذارند. آن‌ها فعالیت متابولیکی خود را افت داده و زیاد تر مرحله های خاصی از خواب‌رفتگی را توانایی می‌کنند تا انرژی خود را ذخیره و نگه داری کنند. درحقیقت این یک سبک مقاومتی در برابر شرایط محیطی است. این اتفاق شامل فیتوپلانکتون‌ها نیز می‌شود – موجوداتی که در آب زندگی کرده و فتوسنتز می‌کنند. در خواب‌رفتگی، آن‌ها به کف دریا می‌افتند، با گذشت زمان توسط لجن پوشانده خواهد شد و در شرایط بدون اکسیژن می‌همانند.

«سارا بلیوس»، متخصص فیتوپلانکتون در IOW و نویسنده اول این مطالعه، توضیح می‌دهد: «این رسوبات همانند یک کپسول زمان می باشند که اطلاعات ارزشمندی در رابطه اکوسیستم‌های قبل، جوامع زیستی ساکن در آن‌ها، گسترش جمعیت‌ها و تغییرات ژنتیکی آن‌ها در اختیار ما قرار خواهند داد.»

در این تحقیق، که بر روی لایه‌های رسوبی از دریای بالتیک انجام شد، سلول‌های خواب‌رفته فیتوپلانکتون‌ها در لایه‌های گوناگون رسوبات بازدید شد. این رسوبات نشان‌دهنده دوره‌ای از نزدیک به ۷ هزار سال پیش و مرحله های مهم تغییرات اقلیمی دریای بالتیک بودند. در شرایط مطلوب از نظر نور و مواد مغذی، جلبک‌های زنده از خواب‌رفتگی بیدار شدند و مثالهای جداگانه‌ای از آن‌ها استخراج شد.

تنها گونه فیتوپلانکتونی که از همه مثالها به زندگی برگشت، «Skeletonema marinoi» می بود که در دریای بالتیک زیاد رایج است و طبق معمولً در زمان شکوفایی بهاری رخ می‌دهد. قدیمی‌ترین نمونه این گونه از لایه رسوبی با عمری معادل ۶۸۷۱ سال (با مقدار خطای ۱۴۰ سال) احیا شد.

این جلبک‌های احیا شده نه تنها زنده ماندند، بلکه به نظر نمی‌رسد هیچ‌کدام توانایی زیستی خود را از دست داده باشند. آن‌ها به طور شبیه با نسل‌های امروزی خود رشد کردند، تقسیم شدند و فتوسنتز کردند. حتی مثالهای احیا شده از لایه‌های رسوبی هفت هزار ساله در زمان کشت در شرایط آزمایشگاهی، با نرخ رشد متوسط نزدیک به ۰.۳۱ تقسیم سلولی در روز، عملکردی شبیه با گونه‌های معاصر از این نوع جلبک‌ها داشتند.

آنالیز‌های فتوسنتزی نشان داد که حتی قدیمی‌ترین مثالهای جلبک‌ها می‌توانند به طور فعال اکسیژن تشکیل کنند و مقادیر تشکیل اکسیژن آنها شبیه گونه‌های معاصر می بود.

اتفاق خواب‌رفتگی موجودات که در دوره‌های طویل زمان به بقای خود ادامه خواهند داد و می‌توانند به‌طور بالقوه محیط‌های خود را تحت شرایط مناسب مجدد اشغال کنند، در مطالعات دیگر نیز مشاهده شده است. به گفتن مثال، دانه‌های گیاهان و برخی از سخت‌پوستان نیز می‌توانند برای قرن‌ها و حتی هزاران سال با خواب‌رفتگی زنده بمانند.

با این حال، احیای پیروزی‌آمیز یک مرحله خواب‌رفتگی بعد از زمان زمان طویل، همانند آنچه در رابطه S. marinoi رقم خورد، نادر است. با عمر نزدیک به ۷ هزار سال، این سلول‌های کوچک از قدیمی‌ترین موجوداتی می باشند که با پیروزی از یک مرحله خواب‌رفتگی سالم احیا شده‌اند.

تحقیقات آینده در رابطه این جلبک‌های احیا شده تحت شرایط گوناگون، امکان مطالعه دقیق‌تر تغییرات ژنتیکی را فراهم می‌آورد. بلیوس توضیح می‌دهد: «این مطالعه مشخص می کند که می‌توانیم تغییرات ژنتیکی را از طریق سلول‌های زنده و نه تنها از طریق فسیل‌ها یا ردDNA، به‌طور مستقیم ردیابی کنیم.»

این پژوهش یک قدم مهم در گسترش ابزاری به نام «اکولوژی احیا» در دریای بالتیک است و به دانشمندان اجازه می‌دهد تا آزمایشات پرش در زمان را در محیط آزمایشگاهی انجام بدهند.