یک تیم پژوهشی به رهبری «مؤسسه تحقیقاتی دریاچه بالتیک» (IOW) موفق شد جلبک‌هایی را که حدود ۷ هزار سال پیش به کف این دریا فرو رفته و در حالت بی‌حرکتی بسر می‌بردند، مجدداً به زندگی بازگرداند. با وجود گذشت هزاران سال در لجن‌های کف دریای فاقد نور و اکسیژن، گونه‌های مورد بررسی توانستند به طور کامل حیات خود را از سر بگیرند.
پالی‌واکولوژی: کلید درک آینده دریای بالتیک
این مطالعه که در مجله معتبر «ISME Journal» منتشر شده، در راستای درک بهتر آینده دریای بالتیک از طریق تحقیقات پالی‌واکولوژی بر روی گذشته این آب‌وحش انجام شده است. پالی‌واکولوژی شاخه‌ای از بوم‌شناسی است که به بازسازی اکوسیستم‌های گذشته و تحولات آن‌ها در طول زمان می‌پردازد. این علم با بهره‌گیری از شواهد فسیلی، رسوبات، گرده‌های گیاهی، ایزوتروپ‌ها، DNA باستانی و سایر باقی‌مانده‌های زیستی، شرایط محیطی و تعاملات میان موجودات زنده در دوره‌های مختلف زمین‌شناسی را بازسازی می‌کند.
🔗 بیشتر بخوانید: امروز در فضا: آخرین مأموریت ماه ایالات‌متحده
مکانیزم خواب‌رفتگی در فیتوپلانکتون‌ها
انواع زیادی از موجودات زنده – از باکتری‌ها تا پستانداران – می‌توانند برای عبور از دوره‌های نامناسب محیطی، وارد حالت خواب‌رفتگی شوند. آن‌ها فعالیت متابولیکی خود را کاهش داده و در مراحل خاصی از خواب‌رفتگی، انرژی خود را ذخیره می‌کنند. این پدیده یک استراتژی مقاومتی در برابر شرایط سخت محیطی است. فیتوپلانکتون‌ها، موجوداتی که در آب زندگی کرده و فتوسنتز انجام می‌دهند، نیز از این قاعده مستثنی نیستند. در دوره خواب‌رفتگی، آن‌ها به کف دریا می‌ریزند، با گذشت زمان توسط لجن پوشانده شده و در محیط‌های بی‌اکسیژن باقی می‌مانند.
«سارا بلیوس»، متخصص فیتوپلانکتون در مؤسسه IOW و نویسنده اول این تحقیق، بیان می‌دارد: «این رسوبات در حکم یک کپسول زمان عمل می‌کنند که اطلاعات بی‌ارزشی درباره اکوسیستم‌های گذشته، جوامع زیستی ساکن، گسترش جمعیت‌ها و تغییرات ژنتیکی آن‌ها در اختیار ما می‌گذارند.»
🔗 بیشتر بخوانید: فیبرنوری ایرانسل به یکصدوبیستمین شهر رسید_اسکوار
جزئیات آزمایش و نتایج حاصل
در این تحقیق که بر روی لایه‌های رسوبی دریای بالتیک انجام گرفت، سلول‌های خواب‌رفته فیتوپلانکتون در لایه‌های مختلف رسوبی بازبینی شدند. این رسوبات نمایانگر دوره‌ای از نزدیک به ۷ هزار سال پیش و مراحل مهم تغییرات اقلیمی این دریا بودند. در شرایط مناسب نور و مواد مغذی، جلبک‌های زنده از خواب‌رفتگی بیدار شدند و نمونه‌های جداگانه‌ای از آن‌ها استخراج گردید.
تنها گونه فیتوپلانکتونی که در تمام نمونه‌ها به حیات بازگشت، «Skeletonema marinoi» بود که در دریای بالتیک بسیار رایج است و معمولاً در زمان شکوفایی بهاری ظاهر می‌شود. کهن‌ترین نمونه این گونه از لایه رسوبی با عمر معادل ۶۸۷۱ سال (با خطای ۱۴۰ سال) احیا شد.
این جلبک‌های احیا شده نه تنها زنده ماندند، بلکه به نظر می‌رسد هیچ‌کدام تنظیم زیستی خود را از دست نداده باشند. آن‌ها به طور مشابه نسل‌های امروزی رشد کردند، تقسیم شدند و فتوسنتز انجام دادند. حتی نمونه‌های احیا شده از لایه‌های هفت هزار ساله، در شرایط آزمایشگاهی با نرخ رشد متوسط نزدیک به ۰.۳۱ تقسیم سلولی در روز، عملکردی هم‌سطح با گونه‌های معاصر داشتند.
تحلیل‌های فتوسنتزی نشان داد که حتی کهن‌ترین نمونه‌های جلبک‌ها می‌توانند به طور فعال اکسیژن تولید کنند و میزان تولید اکسیژن آن‌ها مشابه گونه‌های روزمره بود.
ندرت احیای موفق پس از هزاران سال
پدیده خواب‌رفتگی که در آن موجودات برای دوره‌های طولانی زنده می‌مانند و می‌توانند در شرایط مناسب مجدداً محیط خود را اشغال کنند، در مطالعات دیگر نیز مشاهده شده است. برای مثال، دانه‌های گیاهان و برخی سخت‌پوستان نیز می‌توانند برای قرن‌ها و حتی هزاران سال در حالت خواب‌رفتگی بمانند.
با این حال، احیای موفقیت‌آمیز یک مرحله خواب‌رفتگی پس از زمان بسیار طولانی، همانند آنچه در مورد S. marinoi رخ داد، کمیاب است. با عمر نزدیک به ۷ هزار سال، این سلول‌های ریز از قدیمی‌ترین موجوداتی هستند که با موفقیت از یک دوره خواب‌رفتگی طولانی سالم خارج شده‌اند.
آفاق پژوهش‌های آینده: اکولوژی احیا
تحقیقات آتی بر روی این جلبک‌های احیا شده در شرایط گوناگون، امکان مطالعه دقیق‌تر تغییرات ژنتیکی را فراهم می‌آورد. بلیوس توضیح می‌دهد: «این مطالعه نشان می‌دهد که می‌توانیم تغییرات ژنتیکی را از طریق سلول‌های زنده و نه تنها از طریق فسیل‌ها یا باقی‌مانده‌های DNA، به‌صورت مستقیم ردیابی کنیم.»
این پژوهش گامی مهم در توسعه ابزاری به نام «اکولوژی احیا» در دریای بالتیک محسوب می‌شود و به دانشمندان اجازه می‌دهد تا آزمایش‌های پرش در زمان را در محیط آزمایشگاهی اجرا کنند.
