موجودات سبز پیچیده یک میلیارد سال پیش ظهور کرده‌اند

از میان همه موجودات سبز که فتوسنتز می‌کنند، گیاهان خشکی پیچیده‌ترین بدن را دارند. سوالی که همیشه وجود دارد این است که این مورفولوژی چگونه پدید آمد؟

به گزارش تکناک، گروهی از دانشمندان به رهبری دانشگاه گوتینگن به بررسی تاریخچه تکاملی پیچیدگی مورفولوژیکی در استرپتوفیت‌ها که شامل گیاهان خشکی و بسیاری از جلبک‌های سبز هستند، پرداخته‌اند.

تحقیقات دانشمندان به آنها اجازه داد تا به گذشته برگردند و دودمان‌هایی که قبل از وجود گیاهان خشکی ظاهر شده بودند را بررسی کنند.

نتایج آنها درک روابط یک گروه از موجودات جانوری به نام فیلامنتوز که بسیار قدیمی‌تر از گیاهان خشکی هستند را تغییر میدهد. محققان با استفاده از داده‌های توالی‌یابی ژنی مدرن، ظهور حیات چند سلولی را تقریباً یک میلیارد سال مشخص کرده‌اند. نتایج این مطالعه در مجله Current Biology منتشر شد.

فهرست مطالب

تنوع و سازگاری Klebsormidiophyceae

این مطالعه بر روی Klebsormidiophyceae که دسته‌ای از جلبک‌های سبز هستند که به دلیل توانایی‌ در استعمار زیستگاه‌های مختلف در سراسر جهان شناخته می‌شوند، متمرکز شد. دانشمندان نمونه‌برداری گسترده‌ای انجام دادند و زیستگاه‌ها از جویبارها، رودخانه‌ها و سواحل دریاچه‌ها گرفته تا باتلاق‌ها، خاک، سنگ‌های طبیعی، پوست درختان، مکان‌های اسیدی پس از حفر معدن، تپه‌های شنی، دیوارهای شهری و نمای ساختمان‌ها را بررسی کردند.

تصویر میکروسکوپی از جلبک رشته ای Klebsormidium crenulatum که یک جلبک ساکن خشکی است که به دلیل دیواره سلولی ضخیم خود در برابر خشک شدن بسیار مقاوم است

دکتر تاتیانا دارینکو از مؤسسه میکروبیولوژی و ژنتیک دانشگاه گوتینگن می‌گوید: واقعاً شگفت‌انگیز است که این ارگانیسم‌های کوچک قوی دارای چنین تنوع بالایی در مورفولوژی هستند و به خوبی برای زندگی در محیط‌های گاهی بسیار خشن، سازگار هستند.

این نمونه برداری جامع با هدف ایجاد یک نقشه توزیع جهانی برای Klebsormidiophyceae، با تاکید بر سازگاری، اهمیت اکولوژیکی و تنوع پنهان آنها انجام شد. بر اساس داده‌های ژنتیکی کالیبره شده توسط فسیل‌ها، محققان تحلیل ساعت مولکولی را انجام دادند.

غلبه بر موانع با فیلوژنومیکس

محققان در حین بررسی تاریخچه تکاملی پیچیده Klebsormidiophyceae، با موانعی در حل روابط فیلوژنتیکی با استفاده از نشانگرهای سنتی مواجه شدند. برای غلبه بر این مشکلات، آنها از صدها ژن به دست آمده از از قاره‌ها و زیستگاه‌های مختلف استفاده کردند.

دکتر ایکر ایریساری که یکی از محققان بود، گفت: رویکرد ما که به عنوان فیلوژنومیک شناخته می‌شود، بازسازی تاریخ تکامل با در نظر گرفتن کل ژنوم یا بخش‌های بزرگی از ژنوم‌ها بود. این روش بسیار قدرتمند می‌تواند روابط تکاملی را با دقت بسیار بالایی بازسازی کند.

تصویر میکروسکوپی از جلبک چند سلولی Streptosarcina arenaria که یکی دیگر از جلبک‌های زمینی است که در مناطق خشک و گرمسیری ساکن است

کشف ریشه‌های چند سلولی در استرپتوفیت‌ها

تحقیقات دانشمندان، اجداد فیلوژنومیک جدیدی را برای Klebsormidiophyceae نشان داد که به سه راسته تقسیم می شود. این جست‌وجوی عمیق در چارچوب فیلوژنومیک و ساعت مولکولی ما، جد باستانی Klebsormidiophyceae را نشان داد که موجودی چند سلولی است که میلیون‌ها سال پیش رشد می‌کرد و فرزندانش بیش از 800 میلیون سال پیش شروع به تقسیم شدن به سه شاخه مجزا کردند.

این نتایج برای کشف تاریخچه تکاملی چند سلولی در استرپتوفیت‌ها استفاده شد. این مطالعه نشان داد که یک جد مشترک باستانی گیاهان خشکی، سایر جلبک‌های استرپتوفیت و کلبسورمیدیوفیسه، قبلاً چند سلولی بوده است. پروفسور یان دی وریس از مؤسسه میکروبیولوژی و ژنتیک دانشگاه گوتینگن نتیجه می‌گیرد: این یافته پتانسیل ژنتیکی حیات چند سلولی در بین استرپتوفیت‌ها را روشن می‌کند که نشان می‌دهد منشا باستانی این ویژگی حیاتی تقریباً یک میلیارد سال پیش است.

(زیرنویس تصویر: نمونه‌های مایع گونه‌های جلبکی مختلف در مجموعه جلبک دانشگاه گوتینگن