بسم الله الرحمن الرحیم
ساعت‌های «حیرت‌انگیز» که در باکتری‌ها یافت شدند
دیوید کاپج: اخبار علمی از انگلستان از "پیچیدگی شگفت انگیز ساعت های شبانه روزی باکتریایی" صحبت می کند. دانشمندان شگفت‌زده هستند و با حیرت واکنش نشان می دهند. چرا؟ به خاطر تعمق در این که چگونه تکامل می‌تواند ساعت‌های دقیقی را به ساده‌ترین و ابتدایی‌ترین اشکال حیات اهدا کند.
آنتونی ون لیوونهوک، اولین کسی که در سال 1683 باکتری ها را با یک میکروسکوپ ساده مشاهده کرد، از دیدن اشکال حیاتی به این کوچکی که قادر به حرکت و تولید مثل بودند شگفت زده شد. ویلیام پیلی در سال 1805 شگفت زده می شد اگر به او می گفتند که ساعتی بر روی یک بوته به سادگی از زمین بیرون آمده است. اما تکامل گرایان امروزی پیچیدگی را بدیهی می دانند. هر بافت، اندام و سیستمی در زیست شناسی را می توان به دست قادر مطلق انتخاب طبیعی نسبت داد. "هاه" (Ho-hum ندابه‌ی نشان بی علاقگی یا خستگی یا نه چندان جالب بودن) باید واکنش آنها باشد.
”باکتری ها بیش از 10 درصد از همه موجودات زنده را تشکیل می دهند، اما تا همین اواخر ما متوجه نبودیم که مانند انسان، باکتری های خاک دارای ساعت های داخلی هستند که فعالیت های آنها را با چرخه های 24 ساعته روز و شب روی زمین هماهنگ می کند.
تحقیقات جدید نشان می‌دهد که این ساعت‌های شبانه‌روزی باکتریایی چقدر پیچیده و ماهرانه هستند و راه را برای یک مرحله جدید و هیجان‌انگیز مطالعه باز می‌کنند.
یک همکاری بین المللی با بررسی بیان ژن به عنوان شواهدی از فعالیت ساعت در باکتری گسترده خاک باسیلوس سوبتیلیس، این کشف را انجام داد”
فعالیت "فراگیر" ساعت .
نویسندگان، مقاله ای در این باره در Science Advances منتشر کردند و اعلام کردند که ساعت باکتریایی "خواص سیستم های شبانه روزی پیچیده و چند سلولی را برمی انگیزد." نویسنده اصلی، خاطرنشان کرد که فعالیت ساعت در این میکروب کوچک "فوق العاده" است و ژن ها و رفتارهای متعدد را تنظیم می کند:
” تعجب آور است که یک موجود تک سلولی با چنین ژنوم کوچکی دارای یک ساعت شبانه روزی با برخی خواص است که تداعی کننده ساعت در موجودات پیچیده تر است”
علاوه بر این، محققان معتقدند که ساعت ها در باکتری ها گسترده هستند. با مفهوم تکامل ساده تا پیچیده با مراحل تدریجی چه اتفاقی می‌افتد؟ آیا یک «ساعت ساز نابینا» با رولکس شروع می کند؟
”این شگفت انگیز است که ساعت شبانه روزی در Bacillus subtilis - یک باکتری با تنها چهار هزار ژن - دارای یک سیستم شبانه روزی پیچیده است که یادآور ساعت های شبانه روزی در موجودات پیچیده است. مانند مگس، پستانداران و گیاهان. ”
"فقط چهار هزار ژن" نادرست به نظر می رسد. سعی کنید با صدای بلند تا چهار هزار بشمارید. بیش از دو ساعت -با صرف دو ثانیه در هر عدد صحیح- طول خواهد کشید. همانطور که شمارش می کنید، به یک ماشین مولکولی، عنصر تنظیم کننده یا نقش هدفمند فکر کنید که با هر یک از آن ارقام عملی می شوند. علاوه بر این، هر ژن باکتری به طور متوسط از 900 جفت باز تشکیل شده است. این اطلاعات عملکردی زیادی است که در یک ارگانیسم با قطر یک میکرون بسته بندی شده است. با این حال، زیست شناسان تکاملی انتظار نداشتند ساعت هایی شبانه روزی در باکتری ها پیدا کنند که با پیچیدگی عملکردی مگس ها، پستانداران و گیاهان مطابقت داشته باشد.
آیا ژن ها ساعت سازان کور هستند؟
زیست شناس دریایی می گوید که ژن ها «ساعت سازان بزرگ» هستند. او به وجود زمان‌دارها در موجودات زنده پاسخ «هاه» می‌دهد. چرخش زمین، ماه و خورشید چرخه‌های محیطی ایجاد می‌کند که به انتخاب ساعت‌های بیولوژیکی کمک کرده است. تحت این استدلال، امواج فشاری، به نفع انتخاب گوش هستند. فوتون ها به انتخاب چشم ها کمک می کنند. چرخش سیاره ها و مدارها به انتخاب ساعت ها کمک می کند. محیط‌ها می‌توانند همه چیز را مورد حمایت قرار دهند، اما حسگرهای پیچیده برای شناسایی و استفاده از آنها به طور منطقی، این گونه ایجاد نمی‌شوند.
” مکانیسم ساعت شبانه روزی برای اولین بار در مگس میوه که به نام مگس سرکه نیز شناخته می شود، در دهه 1970 کشف شد. در طول روز، نور از طریق یک گیرنده نوری به نام کریپتوکروم باعث کاهش عوامل خاصی از حلقه می شود. تنظیم دقیق ساعت بر اساس یک شبکه مولکولی و عصبی پیچیده است که زمان و دقت آن را تضمین می کند.”
طبق داروینیسم، نیروهای فیزیکی نه تنها ظهور وسایل را برای حس کردن آنها هدایت می کنند، آنها همچنین آنها را تنظیم و نگهداری می کنند. آنها حتی پاسخ های خود را با تغییر فصل تنظیم می کنند. داروینیسم چگونه این را توضیح می دهد؟ این کار را نمی کند:
” ساعت شبانه روزی تنها مکانیسم ساعتی نیستند که در طبیعت وجود دارد. بسیاری از فرآیندهای بیولوژیکی، فصلی هستند، مانند مهاجرت پرندگان و حشرات، تولید مثل و خواب زمستانی بسیاری از گونه های جانوری و گلدهی گیاهان. این فصلی بودن به طور کلی توسط چندین عامل تعیین می شود، از جمله آنچه در مورد بسیاری از گونه ها به عنوان ساعت چرخشی شناخته می شود. مکانیسم این ساعت هنوز مشخص نشده است.”
آیا ساعت ها را می توان داروینی کرد؟
مقاله در Science Advances نیز هیچ ادعایی برای داروینیسم ندارد. نویسندگان توضیحات تکاملی را در زمان آینده قرار می دهند:
” کشف مکانیسم هایی که به وسیله آنها این خاطره از شرایط همگام سازی در طول توسعه یک سیستم شبانه روزی رخ می دهد، در سیستم های متنوع، از فرآیندهای تکاملی همگرا و واگرا اطلاع می‌دهد.”
این همه چیزی است که آنها در مورد تکامل می گویند. با این حال، برای پاسخ، نفس خود را حبس نکنید. زیست شناسان تکاملی در مواجهه با زمان سنجی عملکردی پیچیده در ابتدایی ترین موجودات، کار داستان سرایی خود را برای آنها قطع می کنند.
” ساعت‌های شبانه‌روزی در طبیعت فراگیر هستند، اما اخیراً این برنامه تنظیم‌کننده تطبیقی در باکتری‌های غیرفتوسنتزی توصیف شده است . در اینجا، ما یک پیچیدگی ذاتی در ساعت شبانه روزی Bacillus subtilis را توصیف می کنیم. ما گزارش می‌کنیم که ریتم‌های شبانه‌روزی در جدایه‌های وحشی این پروکاریوت اتفاق می‌افتد، بنابراین آنها را به عنوان یک ویژگی کلی این گونه می‌دانیم، و سیستم شبانه‌روزی آن به محیط پیچیده‌ای پاسخ می‌دهد که با سیستم‌های شبانه‌روزی یوکاریوتی چند سلولی سازگار است.”
توانایی های پیچیده گونه های باکتریایی شامل همگام سازی کردن ، یا دنبال کردن نشانه ها بود. مانند گرفتن یک قطار، همگام سازی نیاز به حس کردن نشانه های محیطی، به نام zeitgebers ، و سوار شدن برای رفتن به جایی عمدی دارد. این همچنین مستلزم خاطره ای از نشانه ها است.
انتظارات شروع و نتیجه گیری های تکان دهنده
همیشه در یک مقاله علمی سنگین، لفظ "شگفت‌زده" را نمی بینیم، اما این کلمه در این مقاله برجسته است:
” همگام سازی، منجر به ایجاد یک رابطه گام به گام پایدار بین زمان بیرونی (محیطی) و درونی (چرخه شبانه روزی) می شود. سیستم های شبانه روزی از زیتگبرها { zeitgebers علائم محیطی مثل نور و دما که باعث تنظیم مجدد ساعت بدن در سفرهای طولانی میشوند}، برای همگام سازی استفاده می کنند که منجر به مجموعه ای از پدیده های قابل توجه می شود. ما از مشاهده اینکه یک پروکاریوت درگیر روش‌های زمان‌سنجی زیستی است که انواع مختلفی از خواص همگام سازی بسیار پیچیده را نشان می دهد ، شگفت‌زده شدیم. اطلاعات مربوط به قرار گرفتن در معرض زیتگبرها، بسیار شبیه به یک حافظه ذخیره می‌شود.”
آنها انتظار این را نداشتند. آنها در ابتدا فکر کردند: «این ساده‌لوحانه است که فرض کنیم ساعت شبانه‌روزی پروکاریوتی این ویژگی‌ها را با ارگانیسم‌های چند سلولی مشترک است»، اما مشاهدات خلاف آن را ثابت کردند. آنها با استفاده از نور قرمز و آبی به‌عنوان زیتگبر، و مشاهده پاسخ‌ها با نشانه‌های فلورسنت، توانستند میکروب‌ها را جذب کنند و رفتار آنها را با اصلاح دوره‌ی آزاد (FRP) نور تغییر دهند. نتایج نشان داد که "این ارگانیسم دارای ویژگی های شبانه روزی زیادی است که در موجودات یوکاریوتی رخ می دهد، که برخی از آنها هنوز در مدل های ساعت ثابت در سیانوباکتری ها یا قارچ ها ثبت نشده اند."
” مشاهدات ما همچنین تأکید می کند که ترکیبی از زیتگبرها توسط B. subtilis استفاده می شود که مشابه وضعیت سلول های قارچی، پستانداران و گیاهان است. وظیفه ساعت شبانه‌روزی «خواندن» محیط محلی است و برای بسیاری از سیستم‌ها، این به معنای برداشت نه تنها یک، بلکه چندین نشانه است. ما پیشنهاد می‌کنیم که با استفاده از نور آبی و قرمز و دما به عنوان زیتگبر، B. subtilis می‌تواند فرآیندهای تنظیم‌شده ساعت را در محدوده بیشتری از موقعیت‌ها تنظیم کند.”
صدق این موضوع در مورد میکروب های کوچکی که در خاک زندگی می کنند واقعاً تعجب آور است. چگونه بدون چشم این کار را انجام می دهند؟ "سازوکارهای حسگر نور که توسط B. subtilis به منظور همگام سازی استفاده می شود ناشناخته مانده است." شاید میکروب ها به سطوح انرژی طول موج های مختلف نوری که در خاک نفوذ می کند پاسخ دهند. هر آنچه در ساعت این باکتری دخیل است منجر به استفاده دوم از کلمه "قابل توجه" در نتیجه گیری شد:
” در نتیجه، قابل توجه است که یک پروکاریوت نسبتاً ساده ، که سلسله مراتب آشکار سازمان‌دهی موجودات چند سلولی را ندارد، ویژگی‌های سیستم‌های پیچیده شبانه‌روزی را برمی‌انگیزد.”
طرفداران طراحی نیز مطمئناً آن را قابل توجه می دانند. اما تعجب آور؟ برای کسانی که متعهد به توضیح زیست شناسی با دلایل مادی هدایت نشده هستند «تعجب»، قابل درک است. کسانی که در زندگی دست پشت مهندسی عالی را در اطراف ما تشخیص می دهند، خوشحال می شوند اما تعجب نمی کنند.
این مطلب به طور اختصاصی توسط «شکوه آفرینش» تهیه شده است
و ترجمه ای است از: evolutionnews.org
نوشته شده توسط دیوید کاپج
اگر این مقاله برای شما جالب بود، آن را با دوستان شاداب خود نیز به اشتراک بگذارید
🌺🍃🏵🍃🌺
📜با عضویت در خبرنامه‌ی شکوه آفرینش از آخرین اخبار و مطالب ما آگاه شوید 📺
