زیست‌شناسی

پروکاریوت‌ها قدیمی‌ترین گروه جانداران؛ تکوین، تحول و گوناگونی جانداران

تکوین جانداران پیچیده تر

پروکاریوتها قدیمی‌ترین گروه جانداران هستند.

پژوهشگران برای نزدیک شدن به پاسخ این سؤال که نخستین جاندار در چه زمانی آفریده شد، شواهد و مدارک موجود درباره جانداران قدیمی یعنی سنگواره‌ها را مورد پژوهش قرار میدهند. سنگواره بقایای حفظ شده، یا معدنی شده، یا اثرات به جای مانده از جاندارانی است که مدت‌ها پیش زندگی می‌کردهاند. قدیمی‌ترین سنگواره‌ای که تاکنون کشف شده است، سنگواره میکروسکوپی پروکاریوتهایی است که در رسوبات سنگی ۳/۵ میلیارد ساله موجود در غرب استرالیا یافت شده‌اند. میدانید که پروکاریوتها جاندارانی تک سلولی اند و اندامکهای غشادار درون سلولی ندارند. احتمالا نخستین جانداران تک سلولی که روی زمین پدیدار شدند، هتروتروف و بی هوازی بودند و برای کسب انرژی از مولکول‌های آلی که در اقیانوس‌ها فراوان بودند، استفاده می‌کردند. به دنبال کاهش غلظت مواد آلی اقیانوس ها، به تدریج انواعی از سلول‌ها پدیدار شدند که می‌توانستند مولکول‌های آلی مورد نیاز خود را از ترکیبات غیرآلی، بسازند. به این ترتیب نخستین سلول‌های اتوتروف پدید آمدند. به نظر می‌رسد سیانوباکتریها نخستین سلول‌های فتوسنتز‌کننده بودهاند. قبل از پیدایش سیانوباکتریها، اکسیژن در جو زمین وجود نداشت، اما پس از پیدایش آنها و انجام فتوسنتز، به تدریج گاز اکسیژن به درون اقیانوسها و جو زمین آزاد شد. این اکسیژن پس از گذشت صدها میلیون سال، در جو زمین متراکم شد، به طوری که امروزه حدود ۲۱ درصد جو زمین را اکسیژن تشکیل می‌دهد. با افزایش تراکم اکسیژن در جو زمین، سلول‌هایی پیدا شدند که به کمک اکسیژن انرژی موجود در ترکیبات غذایی را آزاد و از آن استفاده می‌کردند. این سلول‌ها نخستین سلول‌های هوازی بودند.

اولین یوکاریوت

حدود ۱/۵ میلیارد سال پیش، اولین یوکاریوت‌ها پا به عرصه وجود گذاشتند. می‌دانید که سلول‌های یوکاریوتی دستگاهی از غشاهای درونی دارند و DNA آنها در هسته محصور است. سومین ویژگی یوکاریوت‌ها حضور اندامکهای پیچیده ای، تقریبا به‌اندازه باکتری، به نام‌های میتوکندری و کلروپلاست در سلول هاست. این اندامکها DNA اختصاصی خود را دارند. اغلب سلول‌های یوکاریوتی میتوکندری دارند و کلروپلاست‌ها که در فتوسنتز دخالت دارند، تنها در بعضی از آغازیان و نیز در گیاهان یافت می‌شوند.

میتوکندری‌ها و کلروپلاست‌ها

درباره منشأ میتوکندریها، اکنون تقریبا همه زیست‌شناسان نظریه درون همزیستی را پذیرفته‌اند. نظریۂ درون همزیستی اظهار می‌دارد که میتوکندریها خویشاوندان باکتریهای هوازی (نیازمند اکسیژن) هستند.

پس از آن که نخستین باکتریهای فتوسنتز‌کننده وارد سلول‌های پیش – یوکاریوتی شدند، به کلروپلاست تبدیل شدند. این باکتری‌های مهاجم احتمالا خویشاوندی نزدیکی با سیانوباکتریها داشتند.

طبق نظریه درون همزیستی، این باکتری‌ها به صورت انگل، یا به صورت شکار هضم نشده وارد سلول‌های بزرگ شده‌اند. این عوامل خارجی به جای این که در سلول گوارش پیدا کنند، به زندگی خود در سلول ادامه داده و تنفس سلولی و فتوسنتز را بر عهده گرفته‌اند. شواهد ذیل از این نظریه حمایت می‌کنند که میتوکندریها و کلروپلاست‌ها از باکتریها حاصل شدهاند:

۱- اندازه و ساختار: اندازه میتوکندریها مشابه‌اندازه اغلب باکتریهاست. میتوکندری دو غشا دارد. غشای درونی میتوکندریها تا خوردگی‌های بسیاری دارد و به نظر می‌رسد که شبیه غشاهای سلولی باکتریهای هوازی باشد. پروتئین‌هایی که درون غشا قرار دارند، تنفس سلولی را برعهده دارند.

٢- ماده ژنتیک: DNA میتوکندریها، مشابه DNA حلقوی باکتری‌ها است. کلروپلاست‌ها و میتوکندریها هر دو دارای ژن‌هایی متفاوت نسبت به ژنهای موجود در هسته سلول‌های در بر دارنده آنها، هستند.

۳- ریبوزومها: اندازه و ساختار ریبوزومهای میتوکندریایی و باکتریایی مشابه است. این هر دو با سایر ریبوزوم‌های یوکاریوتی متفاوت اند.

۴- زادآوری: کلروپلاست‌ها و میتوکندریها مانند باکتریها، از طریق تقسیم دوتایی تولید مثل می‌کنند. این تولید مثل مستقل از چرخه سلولی است و مراحل مختلف چرخه میتوز در آنها انجام نمی‌گیرد.

طرحی از نظریه درون همزیستیشکل ۴- طرحی از نظریه درون همزیستی

یوکاریوت‌هایی که فقط دارای میتوکندری شدند، احتمالا منشأ سلول‌های جانوری امروزی و آنها که کلروپلاست را نیز دریافت کردند، خاستگاه جلبک‌ها و سلول‌های گیاهی شدند.

جانداران پرسلولی

به نظر می‌رسد که آفرینش نخستین جانداران پرسلولی بین یک میلیارد تا ۶۰۰ میلیون سال پیش روی داده باشد.

موجودات تک سلولی توانایی بسیار اندکی برای کنترل تغییرات محیط خود دارند و عموما تحت تأثیر محیط هستند. در جانداران پرسلولی، یک محیط درونی به وجود می آید که سلول‌ها را در شرایط نسبت پایداری قرار می‌دهد؛ تنها گروهی از سلول‌ها (اغلب سلول‌های سطحی در تماس مستقیم با محیط هستند. قرار گرفتن سلول‌ها در محیطی که آنان را در برابر تغییرات محیطی حفظ می‌کند و منابع غذایی را در اختیارشان می‌گذارد، زمینه لازم را برای تخصصی شدن و تمایز سلول‌ها فراهم آورده است.

مسلما نقطه عطف در پیدایش پرسلولی ها، تکامل سیستم‌های انتقال پیام بین سلول‌های مختلف یک توده سلولی (کلونی) بوده است. در واقع، سلول‌ها آموختند که علاوه بر پاسخ دادن به تغییرات محیطی، پیام‌هایی را که از سلول‌های دیگر می‌رسد، نیز دریافت کنند و به آنها پاسخ مناسب بدهند.

به این ترتیب، شکل‌های نخستین تقسیم کار و تخصصی شدن پدیدار شدند. مثلا، منشا گروههای جانوری را انواعی از تاژکداران میدانند که کلونی تشکیل می‌دادند. احتمالا یک تاژکدار اولیه برای تشخیص سلول‌های هم گونه برای تولید مثل جنسی یا تشخیص سلول‌های هدف برای فاگوسیتوز (تغذیه) نیاز به درک علایم سلولی داشته است. این ساز و کارها سرانجام کمک کرده‌اند که نخستین مجموعه‌های پرسلولی تشکیل شوند. در کلونی‌های برخی آغازیان امروزی نیز مواردی از تقسیم کار بسیار ابتدایی دیده می‌شود.

انقراض گروهی جانداران

اثرات سنگوارهای، حاکی از یک تغییر ناگهانی در حدود ۴۴۰ میلیون سال پیش است. در این زمان حدود ۸۵ درصد از جانداران روی زمین به طور ناگهانی منقرض شدند. این واقعه اولین مورد از پنج مورد انقراض گروهی روی زمین بوده است. انقراض گروهی یعنی مرگ تمام اعضای متعلق به بسیاری از گونه‌های مختلف که تحت تأثیر تغییرات بزرگ بوم شناختی انجام شده است.

انقراض گروهی دیگری تقریبا با همان ابعاد، حدود ۳۶۰ میلیون سال پیش به وقوع پیوست و ۸۳ درصد از گونه‌ها را از میان برد. سومین انقراض گروهی در حدود ۲۴۵ میلیون سال پیش، اتفاق افتاد. در این واقعه حدود ۹۶ درصد گونه‌های جانوری موجود در آن زمان منقرض شدند. حدود ۳۵ میلیون سال بعد، چهارمین انقراض گروهی، به وقوع پیوست. در این انقراض ۸۰ درصد گونه‌ها از بین رفتند. اگرچه عوامل ویژه این انقراضها هنوز شناخته نشده است، اما شواهد حاکی از دخالت تغییرات وسیع زمین شناختی و آب و هوایی در آنها بوده است.

پنجمین انقراض گروهی ۶۵ میلیون سال پیش اتفاق افتاد و باعث انقراض حدود ۷۶ درصد گونه‌های ساکن خشکی، از جمله دایناسورها شد.

بسیاری از دانشمندان عقیده دارند انقراض گروه دیگری در عصر حاضر در حال وقوع است. این دانشمندان برای رخداد این انقراض جدید، عواملی مانند تخریب اکوسیستم‌های زمین، به ویژه جنگل‌های بارانی استوایی به دلیل فعالیت‌های انسانی را دخیل می‌دانند (شکل ۵-۳). زمین تاکنون تقریبا نیمی از جنگل‌های بارانی استوایی خود را از دست داده است و با همان سرعت در حال از دست دادن جنگل‌های باقیمانده است. پیش بینی می‌شود این جنگل‌ها به زودی از بین خواهند رفت. در اثر این انقراض گروهی که انسان مسبب آن است، حدود ۵۰۰۰۰ گونه گیاهی، یعنی یک چهارم کل گونه‌های موجود، همراه با ۲۰۰۰ از ۹۰۰۰ گونه پرندگان و تعداد بیشماری از گونه‌های حشرات منقرض خواهند شد.

جنگل‌های بارانی استوایی با سرعت زیادی در حال نابودی هستند.شکل ۵- جنگل‌های بارانی استوایی با سرعت زیادی در حال نابودی هستند. اگر چه جنگل‌های بارانی استوایی تنها ۷ درصد سطح خشکیهای زمین را می‌پوشانند، اما بیش از ۵۰ درصد گونه‌های گیاهی و جانوری در این مناطق زندگی می‌کنند.

بیشتر بدانید

امروزه از تصاویر گرفته شده با ماهواره برای مطالعه و بررسی وضعیت اکوسیستم‌های متفاوت استفاده می‌شود. با استفاده از این تصاویر می‌توان تغییر در وسعت جنگل‌ها را نشان داد.

شکل‌های زیر تصاویر ماهوارهای از جنگل گلستان در زمانهای متفاوت است. رنگ قرمز در این تصاویر، پوشش گیاهی را نشان می‌دهد. همین طور که می‌بینید از وسعت جنگل گلستان کم و یا به عبارتی بخشی از جنگل تخریب شده است.

تصاویر ماهواره‌ای جنگل گلستان در سالهای ۱۳۷۷ (چپ) و ۱۳۸۰ (راست).تصاویر ماهواره‌ای جنگل گلستان در سالهای ۱۳۷۷ (چپ) و ۱۳۸۰ (راست). این تصاویر را سازمان فضایی ایران تهیه کرده است.

به نظر شما چه عواملی در تخریب جنگل گلستان نقش داشته‌اند؟ تخریب این جنگل چه تأثیری در تنوع حیات وحش می‌گذارد؟

خودازمایی

١- چگونگی پیدایش یوکاریوت‌ها را شرح دهید.

۲- باکتری‌ها را با یوکاریوت‌ها مقایسه کنید.

۳- این مطلب را که «در صورت عدم وقوع انقراض گروهی، جانداران امروزی به وجود نمی آمدند» مورد تجزیه و تحلیل قرار دهید.

آیا این مقاله برای شما مفید بود؟
بله
تقریبا
خیر

داریوش طاهری

اولیــــــن نیستیــم ولی امیـــــد اســــت بهتـــرین باشیـــــم...! خدایــــــــــا نام و آوازه مـــن را چنان در حافظه‌ها تثبیت کن که آلزایمـــــــــــــر نیز توان به یغما بردن آن را نداشته باشد...!

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

دکمه بازگشت به بالا