دانشمندان در پتری‌دیش، دینامیک سیالات استنتورها (Stentors) را در حال تعامل با یکدیگر مطالعه کردند. اعتبار: شاشانک شکار/دانشگاه اموری
دانشمندان در پتری‌دیش، دینامیک سیالات استنتورها (Stentors) را در حال تعامل با یکدیگر مطالعه کردند. اعتبار: شاشانک شکار/دانشگاه اموری

غذا خوردن «سبک خانوادگی» ممکن است زمینه را برای زندگی آنگونه که می‌شناسیم فراهم کرده باشد

دانشمندان دریافتند که ارگانیسم‌های تک‌سلولی غول‌پیکر وقتی به هم می‌چسبند، می‌توانند غذای بیشتری را جارو کنند.

برای موجودی که تنها از یک سلول تشکیل شده، استنتور (Stentor) یک غول محسوب می‌شود. این ارگانیسم شیپوری شکل، یکی از بزرگترین موجودات تک‌سلولی است که طول آن به اندازه نوک تیز شده مداد می‌رسد. اما گاهی اوقات در مکیدن باکتری‌های شناور و جلبک‌های میکروسکوپی که برای بقا می‌خورد، با مشکل مواجه می‌شود.

تحقیقات جدید نشان می‌دهد که استنتورها، که بخشی از گروهی به نام پروتیست‌ها (protists) هستند، ممکن است با خوردن به «سبک خانوادگی» این چالش را برطرف کنند. در مقاله‌ای که روز دوشنبه در ژورنال Nature Physics منتشر شد، دانشمندان کشف کردند که کلونی‌های استنتورها می‌توانند باعث شوند آب با سرعت بیشتری در اطرافشان جریان یابد و به آنها کمک می‌کند طعمه بیشتری را بمکند.

یافته‌های جدید نشان می‌دهد که استنتورها، اگرچه فاقد نورون یا مغز هستند، می‌توانند با یکدیگر همکاری کنند.

شاشانک شکار، بیوفیزیکدان در دانشگاه اموری در آتلانتا و نویسنده اصلی مقاله جدید، گفت: «این موجودات تک‌سلولی می‌توانند کارهایی را انجام دهند که ما تصور می‌کنیم محدود به موجودات پیچیده‌تر است.» وی افزود: «آنها این ساختار مرتبه بالاتر را تشکیل می‌دهند، شبیه کاری که ما به عنوان انسان انجام می‌دهیم.»

دانشمندان معتقدند که توانایی موجودات تک‌سلولی برای تشکیل گروه، گامی کلیدی بود که به تکامل نهایی حیات چندسلولی بر روی زمین منجر شد. و یافته‌های جدید نقش شرایط فیزیکی - و تعامل شکارچیان و طعمه‌ها - را در این همکاری‌های سلولی برجسته می‌کند.

در طبیعت، استنتورها در نزدیکی سطح برکه‌ها یافت می‌شوند. انتهای پهن‌تر بدن آنها با مژک‌های طناب‌مانند پوشیده شده است. این مژک‌ها می‌توانند با الگویی موج‌مانند نوسان کنند تا جریان‌های آبی ایجاد کنند که طعمه را به داخل می‌کشاند.

دکتر شکار برای اولین بار با استنتورها در آزمایشگاه بیولوژی دریایی در وودز هول، ماساچوست کار کرد. او برای تجسم این جریان‌ها در آزمایشگاه، قطرات شیر را در کنار استنتورها در یک پتری‌دیش قرار داد و سپس نحوه جریان مایع را زیر میکروسکوپ مشاهده کرد. او گفت: «می‌بینید که آنها این گرداب‌ها را در اطراف دهان خود ایجاد می‌کنند که بسیار زیبا هستند.» او این حرکات را با کیهان چرخان نقاشی «شب پرستاره» اثر ونگوگ مقایسه کرد.

وقتی غذا کمیاب است، استنتورها معمولاً به تنهایی زندگی می‌کنند. اما وقتی غذا فراوان است، اغلب در خوشه‌های پیچ‌درپیچ جمع می‌شوند. کار کمی برای بررسی چرایی تشکیل این کلونی‌ها توسط پروتیست‌ها انجام شده است.

دکتر شکار و همکارانش ابتدا تعامل بین جفت‌های استنتور را بررسی کردند. آنها با استفاده از فیلم‌های ویدیویی میکروسکوپی، دینامیک سیالات را هنگامی که دو استنتور ذرات غذا را در یک پتری‌دیش می‌مکیدند، اندازه‌گیری کردند.

ویدئوها الگوی عجیبی را نشان دادند: استنتورها قبل از دور شدن به سمت یکدیگر حرکت می‌کردند، گویی توسط یک آهنربا دفع می‌شوند. دکتر شکار گفت: «آنها دائماً بین 'دوستت دارم، دوستت ندارم' در چرخش هستند.»

تحلیل بیشتر سپس نشان داد که جفت‌های استنتور اغلب در یک اتحاد نابرابر قرار داشتند، به طوری که یکی از پروتیست‌ها جریان قوی‌تری نسبت به همسایه خود ایجاد می‌کرد. هنگامی که آنها با هم بودند، جریان حاصل، قدرت ترکیبی هر دو موجود بود. این بدان معنا بود که استنتور ضعیف‌تر از استنتور قوی‌تر سود می‌برد.

چنین دینامیکی در میان استنتورها الهام‌بخش چیزی است که دکتر شکار آن را «رفتار بی‌بندوبار» می‌نامد. هنگامی که آنها در کلونی‌ها جمع می‌شوند، استنتورها دائماً با یکدیگر جفت می‌شوند تا شرکای قوی‌تری پیدا کنند و قابلیت‌های تغذیه خود را افزایش دهند. این رفتار سرعت جریان کلی کلونی را افزایش می‌دهد و به استنتورها اجازه می‌دهد طعمه‌های بزرگتر و سریع‌تر را از فاصله دورتر بمکند و مواد مغذی مصرف شده توسط اعضای گروه را افزایش دهند.

تشکیل گروه توسط ارگانیسم‌های تک‌سلولی برای بهبود بقا به عنوان یک گام اولیه مهم در تکامل چندسلولی بودن در نظر گرفته می‌شود. به گفته ویلیام رتکلیف، زیست‌شناس تکاملی در مؤسسه فناوری جورجیا که در مقاله جدید دخالتی نداشت، هنگامی که گروه‌هایی از شکارچیان مانند استنتورها تشکیل شدند، طعمه‌های تک‌سلولی آسیب‌پذیرتر شدند. برای زنده ماندن، طعمه‌ها نیز اغلب خودشان با هم متحد می‌شدند.

دکتر رتکلیف گفت: «افزایش کارایی تغذیه توسط شکارچیان گروهی مانند استنتورها، چندسلولی بودن را در طعمه‌هایشان انتخاب می‌کند.» وی افزود: «اگر شما یک تک‌سلولی باشید، شام هستید. اما اگر بتوانید گروه‌های بزرگی از سلول‌ها را تشکیل دهید، اکنون برای خورده شدن خیلی بزرگ هستید.»

یافته‌های جدید برجسته می‌کند که چگونه نیروهای فیزیکی بر تکامل بیولوژیکی تأثیر می‌گذارند.

دکتر شکار گفت: «ما همیشه به ژن‌ها و مواد شیمیایی فکر می‌کنیم، اما همچنین یک زیربنای قوی فیزیکی در توسعه حیات چندسلولی وجود دارد.» وی افزود: «حتی چیزی مانند جریان آب می‌توانست بر تکامل تأثیر بگذارد.»