چگونه اولین حیوانات تکامل پیدا کردند؟ یک موجود تکسلولی سرنخی مهم ارائه میدهد
خلاصه مقاله:
- قیفیتاژکداران موجوداتی تکسلولی و میکروسکوپی هستند که بهرغم ساختار سادهشان، نزدیکترین خویشاوندان حیوانات به شمار میروند و در محیطهای آبی زندگی میکنند.
- پژوهشگران در تلاش هستند تا فرآیند تکامل حیوانات از این موجودات ابتدایی به موجودات پیچیدهتر امروزی را درک کنند و شواهد جدیدی از نحوه تکامل این ویژگیها در قیفیتاژکداران پیدا کردهاند.
- قیفیتاژکداران توانایی تشکیل کلونیهای چندسلولی دارند که برای تشکیل آن، در صورت وجود برخی باکتریها، سلولهای آنها به یکدیگر چسبیده و این گروهها برای جذب بهتر غذا کار میکنند.
- مطالعات جدید نشان میدهند قیفیتاژکداران ژنهایی مشابه با حیوانات دارند، از جمله ژنهای گروه هیپو که در کنترل رشد سلولها و اندازهگیری ارگانها نقش دارند و در حیوانات در رشد غیرقابل کنترل سلولها تأثیرگذارند.
- گرچه قیفیتاژکداران بهعنوان موجوداتی ساده شناخته میشوند، ویژگیهای مشابه با ویژگیهای حیوانات در آنها میتواند به درک بهتر فرآیند تکامل و چگونگی تغییرات سلولی منجر به پیدایش موجودات پیچیدهتر کمک کند.
دفعه بعد که به رودخانه یا دریا بروید و در آب شنا کنید، ممکن است در کنار یکی از نزدیکترین، اما ریزترین خویشاوندانتان قرار بگیرید. این خویشاوند میکروسکوپی موجودی تکسلولی به نام قیفیتاژکدار است.
هنوز هم دانشمندان در تلاش برای درک این موضوع هستند که چگونه حیوانات از چنین موجودات ریزی به موجودات پیچیدهای که امروز میشناسیم، تکامل پیدا کردهاند. مکس تلفورد، استاد زیستشناسی و آناتومی مقایسهای در کالج دانشگاهی لندن در یادداشتی در کانورسیشن به این موضوع پرداخته است.
مکس تلفورد در کتاب «درخت حیات: حل بزرگترین معمای علم» به بررسی تکامل موجودات زنده و معمای درخت حیات میپردازد. در این کتاب، تلفورد تلاش میکند تا روابط تکاملی میان موجودات زنده و نحوه ظهور آنها را توضیح دهد. او به تأثیرات ژنتیکی و کشفیات جدید درباره موجودات میکروسکوپی مانند قیفیتاژکداران اشاره میکند که به درک تکامل حیوانات کمک کرده است.
قیفیتاژکداران مانند بیشتر موجودات تکسلولی، فقط میتوانند در آب زندگی کنند و بخش زیادی از زندگی خود را به عنوان سلولی واحد میگذرانند که پیچیدگی بیشتر از آمیب ندارد. بااینحال، آنها نزدیکترین خویشاوندان حیوانات به شمار میروند. دانشمندان در ساختار و عملکرد سلولهای قیفیتاژکداران و در کد DNA آنها، شواهدی یافتهاند که نشان میدهد چگونه اولین حیوانات تکامل یافتهاند.
نیاکان اولیه حیوانات باید راهی پیدا کرده باشند تا سلولهای خود را به هم بچسبانند و موجودی بزرگتر و پیچیدهتر بسازند
قبل از اینکه به شواهد جدید بپردازیم، بیایید کمی درباره ویژگیهایی که حیوانات را خاص میکند فکر کنیم. پاسخ ساده این است که حیوانات برخلاف بیشتر موجودات دیگر، بدنهای بزرگ و پیچیدهای دارند که از تعداد زیادی سلول ساخته شده است. بدن شما از دهها تریلیون سلول تشکیل شده و حتی مگس کوچک هم حدود یک میلیون سلول دارد.
نیاکان اولیه حیوانات باید راهی پیدا کرده باشند تا سلولهای خود را به هم بچسبانند و موجودی بزرگتر و پیچیدهتر بسازند که از همکاری سلولها تشکیل شده باشد. اولین حیوانات همچنین باید روشهایی برای تولید انواع مختلف سلولها مانند سلولهای عضلانی، عصبی، تخم و اسپرم پیدا کرده باشند. تقسیم کار بین این سلولها یکی از نوآوریهای بزرگ اولیه در تکامل حیوانات بود که به آن «رویانزایی» میگویند.
رویانزایی اولین دوره زندگی حیوان است که از یک سلول تخم بارور شده شروع میشود و تقسیم سلولی آغاز میشود تا تمام سلولهایی را ایجاد کنند که حیوان را تشکیل میدهند. این سلولها سپس وظایف خاص خود را انجام میدهند و درنهایت سلولها بهطور دقیق سازماندهی میشوند تا موجود زندهای با عملکرد مناسب پدید آید.
دانشمندان امیدوارند مطالعه قیفیتاژکداران به آنها کمک کند تا بیاموزند این مهارتها چگونه در ابتدا تکامل یافتند.
قیفیتاژکداران بدنهای بزرگ و پیچیدهای ندارند و فاقد رویانزایی هستند. بااینحال، آنها چند ویژگی مشابه با حیوانات دارند. برای مثال، سلولهای آنها میتوانند اشکال مختلفی به خود بگیرند و نقشهای مختلفی ایفا کنند. درست مانند سلولهای ما انسانها که میتوانند به شکل سلولهای عصبی یا عضلانی درآیند، سلولهای قیفیتاژکداران میتوانند از شکل قیفی و پرچممانند استاندارد خود خارج و به تودههای شکلپذیر شبیه آمیب تبدیل شوند.
قیفیتاژکداران توانایی ساخت کلونیهای کوچکی از چندین سلول را دارند. وقتی این موجودات در حضور گونههای خاصی از باکتریها قرار میگیرند، سلولهای آنها شروع به چسبیدن به یکدیگر و تشکیل گروههای سلولی به نام «رزت» میکنند. به نظر میرسد این ساختارهای گروهی بهدلیل هدفی خاص یعنی جذب باکتریها شکل میگیرند. باکتریها منبع غذایی قیفیتاژکداران هستند و این چسبیدن و همکاری به آنها کمک میکند بیشتر و بهتر از منابع غذایی خود بهرهبرداری کنند.
رزتها کمی رشد میکنند، اما وقتی به حدود ده سلول رسیدند، پیوندهای بین سلولها کشیده شده و میشکنند. همین امر باعث میشود رزتها به دو قسمت کوچکتر تقسیم شوند. شباهت رزتها به مراحل اولیه رویان حیوانات ممکن است تصادفی باشد؛ چراکه برخلاف جنینهای حیوانی، رزتها به موجودات پیچیدهتر تبدیل نخواهند شد.
- اولین حیات جهان احتمالا چند ثانیه پس از بیگبنگ به وجود آمد28 آذر 02مطالعه '5
- این لکه گوشتی عجیب یکی از اولین حیوانات زمین است07 آبان 03مطالعه '3
در بسیاری از حیوانات، از موشها گرفته تا مگسها، گروه کوچکی از ژنها وجود دارند که با هم کار میکنند تا اندازه ارگانهای مختلف را کنترل کنند یعنی اینکه هر ارگان چقدر سلول داشته باشد. این ژنها که نامهای «هیپو»، «وارتس» و «یورکی» دارند، مانند گروه گانگستری به نظر میرسند.
ژنهای یاد شده به طور جمعی بهعنوان مسیر هیپو شناخته میشوند. وقتی ژنهای مسیر هیپو در رویان مگس یا موش جهش مییابند، نتیجه آن میتواند مگسهایی با چشمهای بزرگ یا موشهای نوزادی با کبدهای عظیم باشد. در انسانهای بالغ، وقتی ژنهای هیپو جهش مییابند، ممکن است منجر به رشد سلولهایی شوند که به طور کنترلناپذیر تقسیم میشوند.
قیفیتاژکداران تعداد زیادی ژن مشابه با حیوانات دارند. البته آنها ارگانی مثل چشم یا کبد ندارند، همچنین رویانزایی یا سرطان هم در آنها دیده نمیشود، اما ژنهای گروه هیپو در رشد و تعیین اندازهی اندامها و کنترل تقسیم سلولهای آنها نقش دارند.
مطالعهای جدید به توضیح روشی میپردازد که به دانشمندان امکان میدهد ژنهای مختلف موجود در قیفیتاژکداران را هدف قرار داده و بهطور عمدی آنها را تغییر دهند. مثلاً زمانی که ژن «وارتس» جهش یافت، رزتهای سلولی دو برابر بزرگتر شدند و به ۲۰ سلول یا بیشتر رسیدند. این رشد کنترلناپذیر شبیه چیزی است که در مطالعات قبلی در مورد مگسها، موشها و برخی سرطانهای انسانی دیده شده است.
قیفیتاژکداران همان ژنهایی را دارند که در حیوانات مسئول رشد و تعیین اندازه اندامها هستند
جزئیات دقیق اینکه چطور ژنهای هیپو اندازه رزتها را کنترل میکنند هنوز بهطور کامل مشخص نشده است. اما تحقیقات جدید به درک بهتر از چگونگی تکامل موجودات تکسلولی که پایهگذار حیوانات پیچیده هستند، کمک میکند.
اگر به گذشته برگردیم و با قیفیتاژکداران ملاقات کنیم، هرگز آنها را بهعنوان یکی از اعضای دنیای حیوانات نمیشناسیم. بااینحال، در رفتار و ویژگیهای آنها مهارتهایی وجود دارد که در تکامل حیوانات بسیار مهم و مفید بوده است. تکامل از امکانات موجود مثل توانایی ساخت انواع مختلف سلولها، چسباندن سلولها به هم و تنظیم تعداد آنها بهره برد و به تدریج این ویژگیها را تغییر داد. انتخاب طبیعی این فرآیند را هدایت کرد و بعد از ۶۰۰ میلیون سال، دنیای حیوانات با تنوعی شگفتانگیز از موجوداتی مانند عروسهای دریایی، مگسها، کرمهای نواری، ستارههای دریایی و انسانها شکل گرفت.