تولید مخمرهایی ۲۰ هزار بار بزرگتر و ۱۰ هزار برابر سخت‌تر از چوب

یک آزمایش تکوینی، مخمرهایی را ۲۰ هزار برابر بزرگتر و ۱۰ هزار برابر ‌سخت‌تر از چوب تولید کرده است.

کد خبر: ۶۱۳۸۷۸

تاریخ: ۲۶ ارديبهشت ۱۴۰۲ - ۱۰:۳۴

به گزارش ایران اکونومیست و به نقل از نیو اطلس، دانشمندان در حال انجام یک آزمایش طولانی مدت بر روی روند فرگشت در آزمایشگاه هستند تا بررسی کنند که چگونه موجودات تک سلولی می‌توانند به شکل‌های حیات چند سلولی تکامل یابند. اکنون پس از هزاران نسل، مخمر آنها ۲۰ هزار بار بزرگتر و ۱۰ هزار برابر سفت‌تر شده است.

ایده یک «حلقه گمشده» در روند تکامل، معمولاً تصاویری از یک انسان شبیه به یک میمون پشمالو را تداعی می‌کند، اما در واقع حلقه‌های گمشده بسیار عمیق‌تری در این زنجیره وجود دارد. یکی از بزرگترین شکاف‌ها بین موجودات تک سلولی و چند سلولی قرار دارد که نشان دهنده گامی کلیدی در توسعه حیات پیچیده روی زمین است.

اکنون دانشمندان موسسه فناوری جورجیا اولین نتایج آزمایش خود را گزارش کرده‌اند که امیدوارند برای چند دهه به انجام آن با یک هدف بسیار عالی که تبدیل شکل‌های حیات تک سلولی به شکل‌های حیات چند سلولی کاملاً جدید است، ادامه دهند.

آزمایش‌های تکاملی هدایت‌شده چندین دهه است که انجام می‌شوند و حتی برنده جایزه نوبل شیمی در سال ۲۰۱۸ شده است، اما این آزمایش‌ها معمولاً بر روی ساخت داروهای جدید یا حل مشکلات دیگر متمرکز شده‌اند، نه پر کردن شکاف‌های درخت حیات.

پژوهشگران در اولین مرحله از این آزمایش تکاملی چند سلولی بلندمدت(MuLTEE) با گونه‌ای به نام مخمر دانه برفی شروع کردند. این میکروب‌ها در انکوباتورها یا گرمخانه‌های آزمایشگاهی متحرک رشد می‌کردند و هر روز تیم در یک نقطه انتخاب طبیعی مصنوعی قرار می‌گرفت و سرانجام کلونی‌هایی که سریع‌ترین رشد را داشتند و به بزرگترین اندازه‌ها رسیده بودند، برای پرورش بیشتر انتخاب می‌شدند.

آنها این فرآیند را هزاران بار تکرار کردند و بدین ترتیب به تقریب بسیار خوبی از نیروهای محیطی رسیدند که از ویژگی‌های خاصی در تکامل طبیعی حمایت می‌کند.

پس از حدود ۳۰۰۰ نسل، این مخمر تکامل یافته به خوشه‌هایی متشکل از بیش از ۵۰۰ هزار سلول رسید که بیش از ۲۰ هزار برابر بزرگ‌تر از سویه اصلی ابتدایی بود. آنها در این آزمایش با چشم غیرمسلح قابل مشاهده بودند و تقریباً ۱۰ هزار برابر سفت‌تر از چوب شده بودند.

دانشمندان به بررسی دقیق‌تر آنها پرداختند تا بفهمند چه اتفاقی در سطح سلولی افتاده است تا چنین پیشرفت چشمگیری را به آنها بدهد. آنها دریافتند که همه سلول‌های مخمر کشیده شده‌اند و تراکم سلول‌ها در هر گروه کاهش یافته و به این ترتیب، فشاری که به یکدیگر وارد می‌کنند، کاهش یافته است. این امر باعث می‌شود که خوشه‌ها مانند حالت عادی در یک چگالی خاص شکسته نشوند و به آنها اجازه بزرگ‌تر شدن می‌دهد.

این گروه پژوهشی می‌گوید این مکانیسم به تنهایی نباید به چنین افزایش چشمگیری منجر می‌شد. بنابراین آنها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی با دقت بیشتری به این مخمرها نگاه کردند.

اوزان بوزداگ، نویسنده ارشد این مطالعه گفت: ما کشف کردیم که یک مکانیسم فیزیکی کاملاً جدید وجود دارد که به گروه‌ها اجازه می‌دهد تا به این اندازه بسیار بزرگ رشد کنند. شاخه‌های مخمر در هم پیچیده شده بودند و سلول‌های خوشه‌ای رفتاری انگور مانند داشتند و دور یکدیگر پیچیده بودند و کل ساختار را تقویت کرده بودند.

در حالی که این مخمرِ تکامل یافته هنوز بسیاری از ویژگی‌های بیولوژیکی موجودات چند سلولی واقعی را ندارد، به نظر می‌رسد این درهم‌تنیدگی سلولی، نقطه عطفی در مسیر رسیدن به این هدف باشد.

این آزمایش هنوز به پایان نرسیده است، بنابراین به نظر می‌رسد باید منتظر پیشرفت‌های بیشتری باشیم.

این پژوهش در مجله Nature منتشر شده است.