اعماق اقیانوس محیطی غیرقابل سکونت با عدم وجود نور، دمای بسیار سرد و فشار خردکننده است. با این حال، برخی از موجودات دریایی مانند کتِنوفورها (که به طور رایج به عنوان عروس‌های دریایی شناخته می‌شوند) سازگاری‌های منحصربه‌فردی برای بقا در این شرایط سخت تکامل یافته‌اند.
تیمی از محققان به سرپرستی ایتای بودین، استاد کمکی شیمی و بیوشیمی در دانشگاه کالیفرنیا سن دیگو، این سازگاری‌ها را بررسی کردند و بر غشاهای سلولی کتِنوفورها متمرکز شدند.
تحلیل‌ها نشان داد که این موجودات دارای ساختارهای لیپیدی منحصربه‌فردی هستند که به آنها کمک می‌کند فشار بالا را تحمل کنند.
سازگاری با فشار در عروس‌های دریایی
برخلاف عروس‌های دریایی، کتِنوفورها می‌توانند به اندازه یک توپ والیبال رشد کنند و در اقیانوس‌های جهانی در اعماق مختلف زندگی کنند. غشاهای سلولی آنها که از ورقه‌های نازک لیپیدها و پروتئین‌ها تشکیل شده‌اند، برای عملکرد صحیح باید خواص خاصی را حفظ کنند.
در حالی که مدت‌هاست شناخته شده که برخی از موجودات لیپیدهای خود را برای حفظ سیالیت در سرمای شدید از طریق سازگاری همویسکوزی تغییر می‌دهند، سازگاری با فشار در موجودات اعماق دریا به خوبی درک نشده بود.
نویسندگان مطالعه نوشتند: “فشار هیدرواستاتیک با عمق در اقیانوس افزایش می‌یابد، اما اطلاعات کمی درباره مبانی مولکولی تحمل فشار زیستی وجود دارد. ما یک نوع سازگاری با فشار در کتِنوفورها (عروس‌های دریایی) را توصیف می‌کنیم که دامنه عمق این حیوانات را نیز محدود می‌کند.”
ساختارهای لیپیدی منحصربه‌فرد
تیم بودین کتِنوفورهایی از محیط‌های مختلف، از جمله از کف اقیانوس در کالیفرنیا و سطح اقیانوس قطب شمال را بررسی کردند تا مطالعه کنند که آیا این موجودات از طریق مکانیسم مشابهی به سرما و فشار سازگار شده‌اند.
آنها دریافتند که کتِنوفورها ساختارهای لیپیدی منحصربه‌فردی به نام “هومئوکرواچرها” توسعه داده‌اند که با آنهایی که برای سازگاری با سرما استفاده می‌شوند، متفاوت هستند.
لیپیدهای کتِنوفورهای اعماق دریا به شکل‌های مخروطی اغراق‌آمیزی تکامل یافته‌اند که توسط فشار اقیانوس مقابله می‌شود و تنها در اعماق شدید شکل عادی لیپید را حفظ می‌کنند. وقتی این موجودات به سطح آورده می‌شوند، غشاهای سلولی آنها جدا می‌شوند و حیوانات از هم می‌پاشند.
عروس‌های دریایی و مغز انسان
محققان کشف کردند که این مولکول‌های مخروطی اغراق‌آمیز نوعی فسفولیپید به نام پلاسماالوژن‌ها هستند که در مغز انسان نیز فراوان هستند.
مطالعه نشان داد که پلاسماالوژن‌ها تا سه‌چهارم از تعداد لیپیدهای کتِنوفورهای اعماق دریا را تشکیل می‌دهند. با توجه به نقش مهم پلاسماالوژن‌ها در سلامت مغز و ارتباط آنها با بیماری‌های نوروژنراتیو، این یافته به‌ویژه جالب توجه است.
آزمایشات بیشتر با E. coli در اتاق‌های پرفشار نشان داد که باکتری‌های مهندسی‌شده زیستی که پلاسماالوژن‌ها را سنتز می‌کردند، در فشار بالا رشد می‌کردند، در حالی که باکتری‌های تغییرنیافته نمی‌توانستند.
نقش پلاسماالوژن‌ها در سلامت مغز
بودین امیدوار است که این کشف به تحقیقات بیشتری در مورد نقش پلاسماالوژن‌ها در سلامت و بیماری‌های مغزی منجر شود.
او گفت: “من فکر می‌کنم این تحقیق نشان می‌دهد که پلاسماالوژن‌ها خواص بیوفیزیکی منحصربه‌فردی دارند. حالا سوال این است که این خواص چقدر برای عملکرد سلول‌های خود ما مهم هستند؟ فکر می‌کنم این یکی از پیام‌های اصلی است.”
این مطالعه در مجله Science منتشر شده است.
