جلبک‌های باستانی، منشا گیرنده‌های نوری گیاهان

یافته‌های جدید نشان می‌دهد مولکول‌های حساس به نور که زمان مناسب برای جوانه‌زنی را به گیاهان اطلاع داده و جهت رشد گیاهان را مشخص می‌کنند، میلیون‌ها سال پیش از جلبک‌های باستانی منشا گرفته‌اند.



به گزارش سرویس علمی ایسنا منطقه خراسان، همان‌طور که ما جهان را از طریق چشم‌هایمان می‌بینیم، گیاهان نیز جهان را از طریق پروتئین‌های حساس به نور در برگ‌هایشان که گیرنده نوری نامیده می‌شوند، مشاهده می‌کنند.

گیرنده‌های نوری به ارزیابی تغییرات جهت، شدت و طول موج نوری که بر گیاهان می‌تابد، پرداخته و پیام‌هایی می‌فرستند که به گیاهان اعلام می‌کند چه موقع بهترین زمان برای جوانه‌زنی یا گلدهی است و این‌که چطور باید برای جلوگیری از قرار گرفتن در سایه گیاهان مجاور، خم شوند.

نور به گیاهان انرژی لازم برای زنده ماندن را می‌دهد، اما با تغییر زمان روز و فصل و اثر گیاهان مجاور دائما در حال تغییر است. گیرنده‌های نوری به گیاهان کمک می‌کنند که تشخیص دهند تابستان است یا زمستان یا این که در سایه قرار دارند یا از آفتاب خوبی برخوردارند.

گروهی از گیرنده‌های نوری که فیتوکروم نامیده می‌شوند گیاهان را قادر می‌سازند که نور را در ناحیه طیف نوری قرمز و مادون قرمز تشخیص داده و جذب کنند که مهم‌ترین طول موجی است که گیاهان برای فتوسنتز استفاده می‌کنند.

حدود 20 سال پیش محققان دریافتند گیاهان تنها موجودات زنده‌ای نیستند که فیتوکروم دارند. با کمک تعیین توالی دی‌ان‌ای، محققان به ژن‌های مشابهی در سیانوباکتری‌ها دست پیدا کردند. سیانوباکتری‌ها، باکتری‌های سبز کوچکی هستند که در اقیانوس‌ها، رودخانه‌ها و جویبارها زندگی می‌کنند.

بر اساس شباهت‌های زیادی که میان ژن‌های فیتوکروم در گیاهان و سیانوباکتری‌ها وجود دارد، محققان حدس می‌زنند که احتمالا گیاهان فیتوکروم‌های خود را میلیون‌ها سال پیش با بلعیدن سیانوباکتری‌هایی که مستقلا زندگی می‌کرده‌اند، به دست آورده‌اند.

به جای هضم این سلول‌ها، گیاهان اجدادی خانه امنی برای سیانوباکتری‌ها فراهم کردند تا در آن رشد کنند و سیانوباکتری‌ها نیز مکانیزم تامین نور را در گیاهان به راه انداختند تا انرژی را از نور خورشید دریافت کنند. این دو جز مستقل نهایتا به هم ملحق شدند تا به شرکای ابدی یکدیگر تبدیل شوند.

این ایده به خوبی توضیح می‌دهد که کلروپلاست‌ها از کجا آمده‌اند؛ کلروپلاست‌ها اندامک‌هایی در سلول‌های گیاهی هستند که نور خورشید را به غذا تبدیل می‌کنند.

محققان با بررسی 300 توالی دی‌ان‌ای و آران‌ای از پروتئین‌های فیتوکروم دامنه وسیعی از گیاهان و جلبک‌ها شامل خزه‌ها، سرخس‌ها، جلبک‌های سبز و قرمز، کلپ‌ها، دیاتومه‌ها و دیگر فیتوپلانکتون‌های اقیانوسی، به محاسبه شباهت‌ها میان توالی‌ها پرداخته و توانستند تغییرات ژنتیکی را که این گیرنده‌های نوری در طول شاخه‌های تکاملی‌شان متحمل شده‌ بودند بازسازی کنند.

آنها همچنین توالی‌های متنوعی از فیتوکروم‌ها را در جلبک‌های سبز شناسایی کردند که می‌تواند به درک بهتر نحوه انتقال گیاهان از زندگی در آب به زندگی در خشکی کمک کند.

نتایج این بررسی در مجله Nature Communications منتشر شده است.

منبع :