تکامل تشعشعات زیستی در زمین از ۵۴۰ میلیون سال پیش تا کنون بیولومینسانس روی زمین بیش از ۵۰۰ میلیون سال پیش تکامل یافته است.

در تاریکی اقیانوس، جایی که نور خورشید به آن نمی رسد، گاهی اوقات برق آبی و سبز در آب می درخشد. گویی دنیایی زنده در تاریکی ظاهر شده است. این پدیده شگفت انگیز بیولومینسانس (Bioluminescence)، یعنی توانایی موجودات زنده برای تولید نور از داخل بدنشان. سال‌هاست که دانشمندان تلاش کرده‌اند بفهمند که چگونه و چه زمانی این توانایی در تاریخ حیات روی زمین پدیدار شد. تحقیقات جدید اکنون نشان می دهد که منشاء این درخشش به بیش از 540 میلیون سال قبل باز می گردد، یعنی دو برابر مدتی که قبلا تصور می شد. این کشف نه تنها برخی از اسرار باستانی دریاها را آشکار کرد، بلکه دریچه جدیدی را به روی تکامل حس بینایی و ارتباط بین گونه ها در اولین اقیانوس های زمین باز کرد.

Starting Deep: A Story of Brilliance Among Corals

دانشمندان این پدیده را به یکی از قدیمی ترین شاخه های جانوران نسبت می دهند. مرجان های نرم از دسته Octocorallia (Octocorallia) او را دنبال کرده اند. این گروه از مرجان ها در دوره کامبرین یعنی حدود 540 میلیون سال پیش در اعماق دریاهای اولیه زندگی می کردند. تاکنون، قدیمی‌ترین شواهد حاکی از بیولومینسانس به سخت‌پوستان کوچکی برمی‌گردد که ۲۶۷ میلیون سال پیش در اقیانوس‌ها زندگی می‌کردند.

Octocorallia، بر خلاف خویشاوندان سخت پوست خود، اسکلت نرم تری دارد و بدن آنها از پولیپ هایی تشکیل شده است که به شکل یک شکل هشت جمع شده اند. این سازه نام خود را تشکیل داده است. برخی از آنها هنگام تحریک یا لمس نور خیره کننده ای از خود ساطع می کنند، اما دلیل این واکنش همچنان یک راز باقی مانده است. برخی از زیست شناسان بر این باورند که نور می تواند طعمه ها را جذب کند یا شکارچیان بزرگتر را برای تغذیه از ماهی های کوچکی که به مرجان ها آسیب می زند، جذب کند.

چرا octocorallia کلید راز بیولومینسانس است؟

زیست شناسان به رهبری دانیل دلئو از مؤسسه اسمیتسونیان معتقد بودند که اگر به دنبال منشاء بیولومینسانس در تاریخ زندگی باشیم، Octocorallia بهترین مکان برای شروع است. این مرجان ها نه تنها یکی از قدیمی ترین گروه های جانوران روی زمین هستند، بلکه همچنان در اعماق اقیانوس ها وجود دارند.

“ما می خواستیم زمان دقیق بیولومینسانس را بدانیم، و از آنجایی که octocorallia یکی از قدیمی ترین موجودات بیولومینسانس شناخته شده است، سوال این بود: دقیقا چه زمانی این توانایی ایجاد شد؟” دیلئو می گوید.

شجره نامه ای که اسرار را فاش می کرد

پیش از این، در سال 2022، محققان نقشه ژنتیکی دقیقی از 185 گونه Octocoralia تهیه کردند که مبنای این تحقیقات جدید قرار گرفت. در مرحله بعدی، DeLeo و همکارانش از داده های میدانی جمع آوری شده توسط Manabu Bessho-Uehara از دانشگاه ناگویا و Andrea Quattrini از Smithsonian استفاده کردند.

در طول این ماموریت های اعماق دریا، آنها موفق به شناسایی پنج گونه جدید از مرجان های بیولومنسسن شدند. کشفی که مبنای گام بعدی شد: تحلیل بازسازی دولت اجدادی. این روش آماری به محققان اجازه می دهد تا ویژگی های اجداد خود را در گذشته های دور بر اساس ویژگی های گونه های فعلی بازسازی کنند.

کواترینی توضیح می‌دهد: «اگر گونه‌های فعلی Octocorallia زیست پایدار هستند، می‌توانیم از نظر آماری نشان دهیم که اجداد آنها نیز این ویژگی را داشته‌اند. هر چه گونه‌ها بیشتر این ویژگی مشترک را داشته باشند، احتمال بیشتری وجود دارد که اجدادشان آن را داشته باشند.»

نتیجه ای که زمان زندگی را تغییر داد.

نتایج چندین مدل آماری مختلف در نهایت به یک پاسخ منتهی می‌شود: بیولومینسانس احتمالاً برای اولین بار در اجداد مشترک همه Octocorallia، حدود 540 میلیون سال پیش پدید آمد. در آن زمان، حیات چند سلولی هنوز در مراحل اولیه بود، اما موجوداتی با چشمان ابتدایی در آب های کامبرین شنا می کردند و می توانستند نور را تشخیص دهند.

به گفته محققان، همزمانی ظهور بیولومینسانس با ظاهر بینایی در این زمان تصادفی نیست. این همزمانی شاید اولین نشانه تعامل بصری بین گونه های مختلف در تاریخ زندگی باشد: رقابتی خاموش در تاریکی که در آن نور زبان بقا شد.

سوالی که هنوز بی پاسخ مانده است

اما یک راز هنوز باقی است. اگر اجداد Octocorallia در آن زمان توانایی تولید مثل داشتند، چرا بسیاری از گونه های امروزی این ویژگی را از دست داده اند؟ دانشمندان بر این باورند که تغییرات ژنتیکی یا فشارهای محیطی طی میلیون‌ها سال باعث از کار افتادن این ژن‌ها شده است. پاسخ به این سوال ممکن است درک ما از اکولوژی پیچیده اقیانوس کامبرین و تکامل رفتارهای بصری را متحول کند.

خلاصه نهایی

بیولومینسانس یکی از شگفتی های طبیعی است که بر اساس تحقیقات جدید، قدمت آن به بیش از 540 میلیون سال قبل می رسد. اجداد مرجان های هشت کورال در دریاهای عمیق کامبرین اولین موجوداتی بودند که توانستند از واکنش های شیمیایی برای تولید نور استفاده کنند. این پدیده احتمالاً همزمان با شکل‌گیری اولین چشم‌ها در تاریخ زندگی پدیدار شد و در تعامل بین گونه‌ها و شکار نقش اساسی داشت. با این حال، هنوز مشخص نیست که چرا بسیاری از گونه های مدرن این ویژگی را از دست داده اند و چه شرایطی در زمان های بعد منجر به غیرفعال شدن این ژن های ساطع کننده نور شده است.

سوالات متداول (سؤالات متداول)

1. پرتوهای زیستی چیست و چگونه کار می کند؟
بیولومینسانس یک واکنش شیمیایی در بدن برخی از موجودات است که نور تولید می کند. این واکنش معمولاً شامل ترکیب ماده ای به نام لوسیفرین با آنزیم لوسیفراز است که نتیجه آن تولید نور سرد بدون گرما است.

2. قدیمی ترین موجود زنده شناخته شده کدام است؟
بر اساس تحقیقات اخیر، قدیمی ترین آثار بیولومینسانس در مرجان های Octocorallia یافت شده است که حدود 540 میلیون سال پیش در دوره کامبرین می زیسته اند.

3. چرا همه مرجان ها بیولومنسانس نیستند؟
به نظر می رسد بسیاری از گونه های مدرن ژن های مربوط به تولید نور را در طول زمان از دست داده اند. این ممکن است به دلیل تغییر محیطی یا عدم قرار گرفتن در معرض برای زنده ماندن رخ داده باشد.

4. هدف از پرتوزایی در حیوانات چیست؟
بیولومینسانس می تواند برای اهداف مختلفی مانند جذب طعمه، دفع شکارچیان یا برقراری ارتباط بین همنوعان استفاده شود. در برخی گونه ها، این نور تنها زمانی فعال می شود که تحریک یا تهدید شوند.

5. رابطه بین بیولومینسانس و تکامل بینایی چیست؟
هنگامی که بیولومینسانس پدیدار شد، موجوداتی با چشمان بدوی نیز در دریاها وجود داشتند. احتمالا رقابت برای دیدن و دیده شدن عامل مهمی در شکل گیری این مهارت بوده است.

6. آیا بیولومینسانس فقط در دریاها وجود دارد؟
نه، اگرچه بیشتر گونه های بیولومنسنت در اقیانوس ها زندگی می کنند، برخی از حشرات مانند کرم شب تاب نیز این ویژگی را در خشکی دارند.

دکتر علیرضا مجیدی

دکتر، نویسنده و موسس وبلاگ “Un Doctor”

دکتر علیرضا مجیدی نویسنده و موسس وبلاگ “Un Doctor”.
با بیش از 20 سال نگارش مستمر “مخلوط” در زمینه پزشکی، فناوری، سینما، کتاب و فرهنگ.
بیایید با هم متفاوت فکر کنیم!