قارن باحثون من جامعة أكسفورد في المملكة المتحدة مستشعرات الأكسجين لدى الإنسان وفي مخلوق بدائي يشبه الأميبا، واكتشفوا أنها نفس الآلية تمامًا
اكتشف باحثون في جامعة أكسفورد، بتمويل من مجلس البحوث البيولوجية والتكنولوجيا الحيوية البريطاني، دليلاً قد يساعد في تفسير سبب ظهور أول دليل على الحيوانات متعددة الخلايا قبل 550 مليون سنة وليس قبل ذلك، عندما ارتفعت مستويات الأكسجين في الغلاف الجوي بشكل حاد من 3٪. إلى 21%.
واكتشف الفريق بقيادة البروفيسور كريس سكوفيلد أن البشر يتشاركون نظام استشعار الأكسجين مع أبسط حيوان معروف وهو Trichoplax adhaerens، مما يشير إلى أن النظام موجود منذ ظهور الحيوانات الأولى قبل 550 مليون سنة.
يلقي هذا الاكتشاف، الذي سيتم نشره في عدد يناير 2011 من مجلة EMBO Reports، الضوء على مسألة كيفية شعور البشر بالأكسجين وكيف قادت مستويات الأكسجين المراحل الأولى من تطور الحيوان.
وفقا للبروفيسور شوفيلد، "من الضروري لأي كائن متعدد الخلايا أن يكون لديه إمدادات منتظمة من الأكسجين إلى كل خلية تقريبا، وبالتالي فإن الزيادة في مستويات الأكسجين في الغلاف الجوي جعلت وجود الحيوانات متعددة الخلايا ممكنا.
"لا تزال هناك تحديات فسيولوجية مختلفة للكائنات الحية للانتقال من التكوين القديم للكائنات وحيدة الخلية مثل البكتيريا. كونه متعدد الخلايا يعني أن الأكسجين يجب أن يصل ليس فقط إلى الخلايا الموجودة على سطح المخلوق. نعتقد أن هذا هو ما حفز أسلاف Trichoplax adhaerens لتطوير أنظمة لاستشعار نقص الأكسجين في كل خلية والقيام بشيء حيال ذلك.
تسمح عملية استشعار الأكسجين للحيوانات بالبقاء على قيد الحياة بشكل أفضل في مستويات الأكسجين المنخفضة، أو نقص الأكسجة. في البشر، تستجيب هذه الأنظمة لنقص الأكسجة، مثل ذلك الناجم عن الارتفاعات العالية أو المجهود البدني، وهي ضرورية للوقاية من السكتات الدماغية والنوبات القلبية وكذلك بعض أنواع السرطان.
Trichoplax adhaerens هو مخلوق صغير يعيش في مياه البحر ويفتقر إلى أي أعضاء ويحتوي على خمسة أنواع فقط من الخلايا، مما يمنحه مظهر الهيكل. تحليل الطريقة التي يتفاعل بها Trichoplax adhaerens مع نقص الأكسجين سمح للباحث في أكسفورد الدكتور كريستوف لورينز باكتشاف أنه يستخدم نفس الآلية التي يستخدمها البشر. في الواقع، عندما يتم نقل إنزيم مهم من Trichoplax adhaerens إلى الخلايا البشرية، فإنه يعمل تمامًا مثل الإنزيم البشري المقابل.
كما قاموا بفحص جينومات العديد من الكائنات الحية الأخرى، ووجدوا أن هذه الآلية موروثة في الحيوانات متعددة الخلايا، ولكن ليس في الكائنات وحيدة الخلية التي سبقت الحيوانات، مما يدل على أن الآلية تطورت في نفس الوقت الذي تطورت فيه الحيوانات متعددة الخلايا الأولى.
يمكن أن تؤدي العيوب في معظم إنزيمات استشعار الأكسجين لدى البشر إلى كثرة الحمر - وهي زيادة في عدد خلايا الدم الحمراء. كما تفتح الدراسة الحالية الباب أمام أساليب جديدة لتطوير علاجات لهذا المرض.
تعليقات 13
الجواب على كل هذا، كما هو الحال على أشياء أخرى كثيرة، هو التطور. ... عمليًا: إذا كان هناك الكثير من ثاني أكسيد الكربون على الأرض، فسيستغرق الأمر وقتًا معينًا لتطوير الإنتاج الذي كان مناسبًا لهم حقًا (أي شخص آخر لم يتطور - مات ولهذا السبب لم يتطور) "لدخول الكتاب المقدس. الجميع استهلكوا المنتج المتاح بشراهة ورموا ما هو غير ضروري. بعد ذلك، انجذبوا إلى المنتجات التي أخذت احتياجات الأوائل واستخدمتها كشيء ثمين للحياة وصنعت احتياجاتهم الخاصة التي- ….
ألون (11):
كان السؤال، وأنا أقتبس: "أتساءل ما الذي تسبب في هذه القفزة الهائلة في مستويات الأكسجين."
اجلس مع نفسك وفكر في سبب محاولتك طرح سؤال لوتشي وإضافة كلمة "فجأة" إليه في ردك.
ربما تساءل لوتشي عن المعدل المرتفع للزيادة في تركيز الأكسجين كما تقترح وربما تساءل عن سبب الزيادة في تركيز الأكسجين في المقام الأول. ولا يمكن معرفة ذلك من رده المكتوب إلا إذا قرأت الأفكار (أو إذا كنت أنت وهو نفس الشخص أو إذا أخبرك بذلك على قناة اتصال أخرى، وما إلى ذلك). وحتى لو أبلغنا لوتشي الآن بنيته الأصلية، فإن هذا لن يغير من حقيقة أنك رفضت إجابتي وذلك دون أي سبب مبرر. إذا كنت تعتقد أن لوتشي كان يقصد أن يسأل شيئًا آخر، فيجب عليك التحقق من ذلك معه أو تقديم تفسير موازٍ لتفسيري. ليس من الواضح بالنسبة لي سبب تقديمك في ردك الأصلي وكأنني فاتني النقطة الأساسية وربما يجب عليك أيضًا التفكير في سبب تصرفك هذا. ربما يتعلق الأمر بحقيقة أنك تمنيت ليلة رأس السنة الحزينة.
وبالنسبة لكاميلا الأخيرة (8) - كان السؤال ما سبب القفزة الهائلة المفاجئة في مستويات الأكسجين وليس سبب توليد الأكسجين، والجواب هو تشبع امتصاص الأكسجين. لولا المعادن والحديد لكانت هناك زيادة دائمة وتدريجية في مستوى الأكسجين، ونهاية الامتزاز أحدثت طفرة كارثية...
أتمنى لكم ليلة رأس السنة سعيدة وحزينة
فهل الزيادة السريعة في نسبة الأكسجين في الجو تعود إلى تطور الكلوروفيل خلال هذه الفترة؟
تيكتاليك (7):
أم... شكرا.
في بيئتي هناك نساء أخريات وهن أذكى مني بكثير وأفترض أنه في العديد من الأماكن الأخرى هناك نساء أخريات لا تقل قدراتهن عني، لذلك أنا مجبر على التوصل إلى نتيجة مفادها أنك لا تتسكع في مكان ما. الأماكن الصحيحة أو تمكنت من تفويت هؤلاء النساء حتى عندما يكونن أمام أنفك مباشرةً (ربما لأن المرآة الخاصة بهم ليست رائعة بما يكفي؟ :-))
ألون (5):
أنا لا أتفق معك. وبدون عملية التمثيل الضوئي، لم يكن من الممكن إنشاء الأكسجين الحر بهذه الكميات في المقام الأول. إن حبس الأكسجين في المراحل الأولى أدى فقط إلى تأخير العملية، ولكن التأخير في حد ذاته، رغم أنه مثير للاهتمام، ليس هو الشيء الرئيسي (انظر ما يقوله عنوان المقال). هل توافق على أنه بدون عملية التمثيل الضوئي لم تكن كارثة الأكسجين لتحدث، ولكن بدون المعادن والحديد كانت ستحدث على أي حال؟ سأل لوتشي (1) عن السبب، وليس عن سبب التأخير...
ذبول
هل ستتزوجني؟ أنت أذكى وأذكى امرأة صادفتها على الإطلاق!
تعليقاتك العبقرية جعلتني أقع في حبك!
شكرا للجميع على الإجابات 🙂
إلى كاميلا الأخيرة: فيما يتعلق بعملية التمثيل الضوئي، هذه ليست النقطة الرئيسية هنا. لقد كانت موجودة قبل وبعد كارثة الأكسجين. النقطة المهمة هي أن المعادن المختلفة، وخاصة الحديد، كانت مشبعة بالفعل بالأكسجين ثم بدأت كميات هائلة من الأكسجين الحر تنطلق في الغلاف الجوي بسبب نشاط التمثيل الضوئي ومنتجات الحياة اللاهوائية وهذا بدأ في خلق الكارثة.
استنتاج عبقري.
ربما كانت الأميبا أيضًا خضراء اللون وتقوم بعملية التمثيل الضوئي.
لوتشي (1)
في كلمة واحدة: عملية التمثيل الضوئي. في كلمتين: التمثيل الضوئي.
http://en.wikipedia.org/wiki/Great_Oxygenation_Event
لوتشي،
وبحسب النظرية المقبولة اليوم، فإن الحياة بدأت في الخلايا اللاهوائية (التي لا تستخدم الأكسجين) وينبعث منها الأكسجين كناتج ثانوي سام لها (لأنه يسبب إنتاج الجذور الحرة). وبمرور الوقت، ارتفع تركيزه في الغلاف الجوي إلى مستويات كادت أن تجعل حياتهم مستحيلة، وتم دفعهم إلى أماكن منخفضة الأكسجين. ويمكن النظر إليه على أنه أول تلوث هائل للهواء.
ولكن بعد ذلك حدث تحول مذهل وتم إنشاء خلية لم تكن مقاومة للأكسجين السام فحسب، بل استخدمته بالفعل بكفاءة هائلة لإنتاج الطاقة ورفعت الاستفادة من جزيئين ATP (عملة الطاقة الخلوية) التي تم إنشاؤها من جزيء جلوكوز واحد. إلى 2! وهكذا تم تمهيد الطريق أمام الكائنات متعددة الخلايا وتنوع الحياة المعتمدة على الأكسجين كما نعرفها اليوم.
ويمكن رؤية بقايا تلك الخلايا الأولية في التربة والمستنقعات وغيرها من الأماكن منخفضة الأكسجين.
وأتساءل ما سبب هذه القفزة الهائلة في مستويات الأكسجين.