حلزون خورشیدی: رازی شگفتانگیز از دنیای حیات دریایی
آیا تا به حال شنیدهاید که یک موجود زنده بتواند با دزدی، به بقای خود کمک کند؟ این دقیقاً همان کاری است که گونهای خاص از حلزونهای دریایی انجام میدهند. این موجودات کوچک، با دزدی “کلروپلاست” از جلبکها و ذخیرهسازی آن در اندامکهای ویژهای، در مواقع کمبود غذا به نوعی فتوسنتز میپردازند و انرژی مورد نیاز خود را تامین میکنند. در این مقاله، به بررسی این پدیده شگفتانگیز در دنیای زیستشناسی میپردازیم.
حلزونی با قدرت خورشید!
مطالعات جدید نشان میدهند که برخی گونههای حلزون دریایی، به ویژه از جنس Elysia، دارای مخازن تخصصی در سلولهای خود هستند. این مخازن، تجهیزات فتوسنتزی را که از جلبکها به سرقت رفتهاند، ذخیره میکنند. این محیط شیمیایی خاص، به کلروپلاستها (اجزای فتوسنتز در گیاهان) اجازه میدهد تا زنده مانده و به تبدیل نور خورشید به مواد مغذی ادامه دهند.
نیکلاس بلونو، زیستشناس دانشگاه هاروارد در کمبریج ماساچوست، یکی از نویسندگان این مطالعه میگوید: «این عجیبترین چیزی بود که تا به حال دیدهایم.» نویسندگان این پژوهش همچنین دریافتند که در شرایط کمبود غذا، حلزونها میتوانند از این محفظهها تغذیه کرده و کلروپلاستها را مصرف کنند. بلونو این محفظه را «یخچال سیاری از کلروپلاستها» مینامد که در زمان گرسنگی، حلزونها میتوانند از حالت ذخیرهسازی به مصرف تغییر وضعیت دهند و زنده بمانند. یافتههای این تحقیق در مجله Cell منتشر شده است.
راز سبزپوشان دریایی
دانشمندان چند دهه پیش متوجه شده بودند که برخی از گونههای حلزون دریایی، کلروپلاستها را از جلبکهایی که میخورند، ذخیره میکنند. این رژیم غذایی میتواند حلزونها را به رنگ سبز روشن درآورد. اما تا کنون کسی نمیدانست چگونه این حلزونها این اندامکهای خارجی را بدون حمایت سلول جلبکی زنده نگه میدارند.
بلونو و تیمش، برچسبهای شیمیایی را به پروتئینهای جدید ساخته شده توسط سلولهای حلزونها اضافه کردند. آنها دریافتند که بیشتر پروتئینهای موجود در کلروپلاستهای حلزون، توسط خود حلزون و نه جلبک اصلی ساخته میشوند. این به این معنی است که حلزون در حفظ کلروپلاستها نقش فعالی دارد.
زمانی که دانشمندان کلروپلاستها را زیر میکروسکوپ بررسی کردند، دریافتند که این اندامکها در محفظههای ویژهای در روده حلزونها قرار دارند. هر محفظه توسط غشایی احاطه شده است که برای نشانگرهایی که معمولاً در ساختارهای سلولی به نام فاگوزومها یافت میشوند، مثبت است. فاگوزومها با ساختارهای دیگری به نام لیزوزومها ترکیب میشوند تا اندامکهای غیر ضروری را هضم کنند. محققان این ساختار را کلپتوزوم (kleptosome) نامیدند که از واژهای یونانی به معنای سرقت گرفته شده است.
زندگی با کلروپلاستهای دزدیده شده
تیم تحقیقاتی همچنین دریافتند که این اندامکها حاوی کانالهای یونی هستند – گیرندههایی که پیامهای شیمیایی را به سیگنالهای الکتریکی تبدیل میکنند. یکی از این کانالها P2X4 نام دارد که در پاسخ به وجود ATP، مولکول حامل انرژی تولید شده در طول فتوسنتز، باز میشود.
زمانی که بلونو و تیمش این کانال را در کلپتوزومهای حلزونها مسدود کردند، تولید اکسیژن از فتوسنتز کاهش یافت. این نشان میدهد که کلپتوزوم در حفظ عملکرد کلروپلاستها نقش فعالی دارد.
محققان پس از کشف کلپتوزوم، به این فکر افتادند که آیا این ساختار به حلزونها در مقاومت در برابر گرسنگی کمک میکند یا نه. آنها حلزون خورشیدی Elysia crispata را با Aplysia californica، یک حلزون غیر فتوسنتزی که فاقد کلپتوزوم است، مقایسه کردند. Aplysia پس از سه تا چهار هفته بدون غذا مرد، در حالی که Elysia میتوانست تا چهار ماه زنده بماند. با این حال، پس از چهار هفته، حلزونهای Elysia رنگ سبز خود را از دست دادند، نارنجی شدند – درست مانند برگها در پاییز – و فتوسنتز را متوقف کردند.
میکروسکوپی نشان داد که کلپتوزومهای Elysia شروع به ادغام با لیزوزومها کردهاند و تغییر رنگ به دلیل تخریب کلروپلاستها رخ داده است.
النا اونچا، زیستشناس سلولی دانشگاه براون در پرویدنس، رود آیلند، این مطالعه را «شگفتانگیز» مینامد. او میگوید که مطالعه فرایندهای مولکولی و سلولی موجوداتی به کوچکی حلزونهای دریایی بسیار چالش برانگیز است و «انجام چنین کاری نیاز به شجاعت زیادی دارد».
اونچا میگوید که کشف کلپتوزوم میتواند به پاسخگویی به سؤالات گستردهتری در مورد تکامل اندامکها و سایر فرآیندهای سلولی که هنوز درک نمیکنیم، کمک کند. او میافزاید: «تمام حیات بر اساس سلولها ساخته شده است؛ این اصل اساسی طبیعت است.» این مقاله با اجازه مجدد و برای اولین بار در تاریخ ۲۵ ژوئن ۲۰۲۵ منتشر شده است.
رمان بازار