دلیل گوناگونی حیوانات بر روی زمین چیست؟

MacTavish · 16/1/20

بیگ بنگ: آیا تومورها می توانند درباره فرگشت حیوانات زمین به ما چیزی بگویند؟ محققان معتقدند “بله” و در حال حاضر فرضیه‌ای جدید دربارۀ اینکه چرا تنوع حیوانات تقریبا نیم میلیارد سال پیش به طور چشمگیری در زمین افزایش یافت، ارائه داده‌اند.

به گزارش بیگ بنگ، یک نوآوری زیستی ممکن است کلید حل ماجرا باشد. فرضیه جدید بر آن است که تنوع چشمگیر حیوانات به جای اینکه ناشی از تغیرات شیمیایی سطح زمین باشد ناشی از یک تغیر اساسی از درون بدن خود حیوانات است. حیات روی زمین حدود ۴ میلیارد سال تحت سلطۀ میکروب‌ها قرار داشت تا اینکه حیات چندسلولی در مدت کوتاهی در اکوسیستم‌های پایدار پدید آمد و سپس در شکل حیوانات زمین را فراگرفت. اینکه چرا تنوع حیوانات و حیات چندسلولی اینقدر دیر و ناگهانی انجام شد جای سوال بسیار دارد.

تنوع حیوانات در طول یک دوره زمانی کوتاهِ زمین‌شناسی رخ داده است که به عنوان انفجار کامبرین شناخته می شود. بسیاری از زمین‌شناسان معتقدند افزایش اکسیژن جو زمین راه را برای این انفجار زیستی هموار کرد. با اینجال شواهد کافی برای نشان دادن رابطۀ مستقیم بین افزایش اکسیژن جو زمین و انفجار کامبرین وجود ندارد. تحقیقات جدید چیزی به اعتبار این فرضیه اضافه نمی کنند. دلیل اول آن است که پیش از انفجار کامبرین نیز افزایش اکسیژن جوی مشاهده شده است اما انفجار زیستی را به همراه نداشته. دیگر آنکه موجوداتی که در انفجار کامبرین فرگشت یافتند حیواناتی با ساختار نسبتا ساده‌تری بوده‌اند که با میزان اکسیژن قبل از دوره کامبرین نیز امکان فرگشت داشته اند.

به گفته دکتر اِما همرلوندِ زمین-زیست‌شناس، و محقق مهمان در مرکز فرگشت زمین در دانشگاه نورث دانمارک: «جستجوی هیجان‌انگیزی برای یافتن رابـ*ـطه‌ای میان افزایش اکسیژن زمین و انفجار کامبرین وجود دارد. اما پس از چندین دهه تلاش و بحث شاید بهتر باشد دلیل فرگشت موجودات چندسلولی را از زوایای دیگر نیز بررسی کنیم.»

تومورها به اکسیژن کم عادت دارند

برای اینکه دکتر همرلوند از شرایط محیطی حیات پرسلولی درک بهتری پیدا کند موضوع را با پروفسور سوِن پالمن از دانشگاه لوند در میان گذاشت. پالمن یک زیست-تومورشناس است که حدود دو دهه بر روی تومورهایی که در محیط کم اکسیژن قرار می گیرند مطالعه داشته است. به بیان همرلوند:« من به دنبال دانستن این بودم که بین اکسیژن و رشد بافتی چه رابـ*ـطه‌ای نهفته است. به هر حال تومور یک تودۀ چندسلولی است که متاسفانه در بدن میزبان موفق به رشد می شود.»

آنها به دنبال این بودند که آیا موفقیت حیوانات دوره کامبرین به لطف همان ابزارهای سلولی است که تومورها برای بقا استفاده می کنند؟ سلول‌های تومور برای انکه دوام بیاورند نیاز دارند تا قابلیت‌های سلول‌های بنیادی داشته باشند. سه قابلیت مهم سلول‌های بنیادی این است که می توانند خود را برای مدت طولانی بازسازی کنند، دوم اینکه این سلول‌ها وظیفه خاصی ندارند و سوم اینکه میتوانند به سلول‌های تخصص یافته(پوستی،عصبی و…) تبدیل شوند. به عنوان مثال به لطف سلول‌ها بنیادی، سلول‌های دیواره روده کوچک انسان هر ۲ الی ۴ روز تعویض می شوند.

به گفته پالمن: «هیپوکسی(کمبود اکسیژن در بافت سلولی) معمولا به عنوان یک خطر دیده می شود اما این میزان اکسیژن در زمان و شرایط مخصوص می تواند یکی از ملازمات حیات چندسلولی محسوب شود. سلول‌های بنیادی ما بافت‌های جدید بدن را به وجود می آورند و نسبت به اکسیژن بسیار حساس‌اند. به همین دلیل این سلول‌ها در مقابله با اکسیژن و کمبود آن سیستم هایی دارند که در تومورها نیز دیده می شود.» در این سیستم‌ها پروتئینی استفاده می شود که قادر است سلول را گول بزند که در شرایط کم اکسیژنی قرار دارد. این پروتئین همچنین میتواند سلول‌ها را فریب دهد تا باعث بروز قابلیت‌های سلول‌های بنیادی شود.

سلول‌های تومور با اکسیژن مقابله می کنند

با بررسی توانایی سلول‌های تومور مشخص می شود که این سلول‌ها با کمک یک پروتئین می توانند شرایط شبه-هیپوکسی(کم اکسیژنی) را ایجاد کنند و بدین ترتیب باعث بروز قابلیت‌های سلول‌های بنیادی در خود شوند.

به گفته محققان این راه فرار سلول‌های تومور یکی از روش‌های کلیدی است که باعث موفقیت جانوران شد. پالمن اذعان می دارد: « این قابلیت که حتی در شرایط فروانی اکسیژن، سلول فریب بخورد و قابلیت‌های سلول‌های بنیادی را بروز دهد در بافت‌های مهره دارانی چون ما نیز وجود دارد. بدون این قابلیت‌ها، تغیرات اکسیژنی باعث می شود که سلول‌های بنیادی بافت‌های مختلف، زودتر از زمان معین بالغ شوند.»

این فرضیه به ما کمک می کند تا بهتر دلائل تنوع زیستی بر روی زمین را درک کنیم. با توجه به این فرضیه و نتیجۀ این بررسی شاید سرطان و تومور معلول فرگشت حیات در محیط اکسیژن دار باشد.