شاید تا پیش از این تصور می‌شد که تنها باکتری‌ها می‌توانند نیتروژن را دریافت کنند و آن را به شکلی تبدیل کنند که برای حیات روی زمین قابل استفاده باشد، اما اکنون مشخص شده که یک جلبک نیز قادر به انجام چنین کاری است، البته در طول بیش از سه میلیارد سال، تنها سه مورد مشابه این اتفاق افتاده است.
به گزارش ایسنا، گروهی از دانشمندان اندامک جدیدی را در سلول‌های جلبک خاص شناسایی کرده‌اند. تخصص این اندامک چیست؟ این اندامک می‌تواند گاز نیتروژن را به شکل قابل استفاده‌ای تبدیل کند. این اندامک که نیتروپلاست نام دارد، نقش مهمی در تامین نیتروژن برای سلول‌های جلبک ایفا می‌کند.
به نقل از آی‌ای، این اندامک تازه کشف شده می‌تواند به کاهش کود مصرفی کمک کند.
تحقیقات به بیش از یک دهه پیش بازمی‌گردد؛ زمانی که مشخص شد باکتری به نام UCYN-A به جلبک‌های دریایی در تثبیت نیتروژن کمک می‌کند.
جاناتان زهر (Jonathan Zehr)، یکی از نویسندگان این مطالعه برای نیچر، می‌گوید: کتاب‌های درسی می‌گویند تثبیت نیتروژن فقط در باکتری‌ها و باستان‌ها اتفاق می‌افتد. او افزود که این گونه جلبک «اولین یوکاریوت تثبیت کننده نیتروژن» است.
آیا این معمای بیش از یک دهه‌ای حل شد؟
تقریباً یک دهه قبل، جاناتان زهر و همکارانش گزارش دادند که جلبک دریایی برارودوسفایرا بیگلووی (Braarudosphaera bigelowii) با یک باکتری تعامل دارد. آنها نام آن را UCYN-A گذاشتند. به نظر می‌رسید باکتری UCYN-A در سلول‌های جلبکی که گاز نیتروژن را به ترکیباتی تبدیل می‌کنند که جلبک‌ها برای رشد از آنها استفاده می‌کنند، زندگی می‌کند.
اکنون آنها دریافته‌اند که UCYN-A باید به‌عنوان اندامک‌های درون جلبک دسته‌بندی شود، نه به‌عنوان یک ارگانیسم جداگانه.
یک رابطه همزیستی بین اجداد جلبک‌ها و باکتری‌ها وجود دارد که به حدود ۱۰۰ میلیون سال قبل باز می‌گردد. این منجر به توسعه اندامک نیتروپلاستی شده است که امروزه در گونه‌های خاص جلبک دیده می‌شود.
تایلر کول (Tyler Coale) در این بیانیه گفته است: این بسیار نادر است که اندامک‌ها از این نوع موارد ایجاد شوند. اولین باری که فکر می‌کنیم این اتفاق افتاد، حیات پیچیده‌ای به وجود آمد. هر چیزی پیچیده‌تر از یک سلول باکتریایی وجود خود را مدیون آن است.
یک میلیارد سال پیش یا بیشتر، این اتفاق دوباره با کلروپلاست رخ داد و گیاهان را برای ما ایجاد کرد.
عامل کلیدی
ابتدا محققان می‌خواستند بفهمند که سلول‌ها و اندامک‌های آن چه زمانی و چگونه تقسیم می‌شوند، بنابراین از سلول‌های جلبک در مراحل مختلف تقسیم تصویربرداری کردند. آنها کشف کردند که نیتروپلاست قبل از تقسیم کل سلول‌های جلبک به دو قسمت تقسیم می‌شود.
این بدان معنی است که یک نیتروپلاست می‌تواند به فرزندان منتقل شود. برای دانشمندان، این یکی از عوامل کلیدی برای تصمیم‌گیری در مورد تبدیل شدن یک باکتری به اندامک در سلول میزبان است.
واکنش‌ها و اهمیت مطالعه
بازده محصولات عمدتا با در دسترس بودن نیتروژن محدود می‌شود. داشتن اندامک تثبیت کننده نیتروژن در یک گیاه زراعی، فوق‌العاده خواهد بود.
زهر گفت که درک چگونگی تعامل نیتروپلاست با سلول میزبان خود می‌تواند از تلاش‌ها برای مهندسی محصولاتی که می‌توانند نیتروژن خود را تثبیت کنند، حمایت کند. همچنین این امر نیاز به کودهای مبتنی بر نیتروژن را کاهش می‌دهد و از آسیب‌های زیست محیطی جلوگیری می‌کند.
این مطالعه در مجله Science منتشر شده است.