هولوبیونت چیست و چرا میتواند درک ما از جهان را تغییر دهد؟
تاریخ انتشار: ۲۸ بهمن ۱۴۰۱ | کد خبر: ۳۷۱۳۰۰۹۲
فرارو- در طبیعت رقابت حاکم است و قویترینها زنده میمانند. دست کم این چیزی است که ما اغلب شنیده ایم. با این وجود، سیاره زمین بسیار پیچیدهتر از این است، زیرا ما زمینیها با گونههای دیگر در سطوحی ارتباط داریم که اغلب متوجه نمیشویم. همان طور که "لین مارگولیس" زیست شناس گفته بود: "برای درک پیچیدگی واقعی زندگی باید درک کنید که چگونه موجودات زنده به روشهای جدید و جذاب کنار هم قرار میگیرند".
بیشتر بخوانید:
اخباری که در وبسایت منتشر نمیشوند!
به گزارش فرارو به نقل از ال پائیس، این دقیقا همان چیزی است که مفهوم هولوبیونت در مورد آن است. هولوبیونت به موجودی اشاره دارد که از ارتباط گونههای مختلف تشکیل شده که به یک واحد اکولوژیکی تبدیل میشود. به عبارت دیگر، هنگامی که یک حیوان یا گیاه (میزبان) در همزیستی با میکروارگانیسمهایی که میزبان خود است (همزیست ها) زندگی میکند هولوبیونت است. این مانند مجموعهای از چند گونه است.
"اسکات اف. گیلبرت" زیست شناس تکاملی در دانشگاه هلسینکی میگوید: "به نظر میرسد همه ارگانیسمها هولوبیونت هستند. ما نه تنها از سلولهای مشتق شده از زیگوت (سلول تخم بارور شده) تشکیل شده ایم بلکه از باکتری ها، قارچها و ویروسها همزیست نیز ساخته شده ایم".
گیلبرت میافزاید: "هر حیوان یک بیوم است: مجموعهای از اکوسیستمهای تعاملی و این میکروبهای همزیست صرفا با ما سفر نمیکنند بلکه به ساخت بدن ما کمک میکنند فرآیندهای متابولیک را تنظیم میکنند و تواناییهای ایمنی ما را ایجاد میکنند. این موضوع پیامدهای زیادی برای نگاه ما به زندگی دارد".
در واقع، پیوند ما با میکرو ارگانیسمها به قدری عمیق است که به اکوسیستمی تبدیل میشویم که آنان در آن زندگی میکنند در حالی که آنان بر رشد، سلامت و رفتار ما تاثیر میگذارند.
برای "کریستینا دورادور" بوم شناس میکروبی و استاد دانشگاه آنتوفاگاستا در شیلی هولوبیونت ما را به تفکر در ابعاد مختلف دعوت میکنند. او میگوید:"ممکن است به نظر برسد که میکروسکوپی و عظیم با هم ارتباطی ندارند، اما در واقع این گونه است".
این دیدگاه از سوی پیشرفتهای فناوری اخیر نیز مورد تایید قرار گرفته است. گام بزرگ در دهه ۲۰۱۰ میلادی با تکنیکهای توالی یابی DNA عظیم بود، زیرا گروههای میکروبی کاملی کشف شدند که برای تکنیکهای کلاسیک نامرئی بودند. علاوه بر این، پروژه میکروبیوم انسانی از تنوع میکروبی در بدن انسان پرده برداری نمود و برخی از نظریههایی را که در آن زمان وجود داشت رد کرده بود.
شاید شناخته شدهترین مثال میکروبیوتای روده باشد: جامعه میکروارگانیسمهایی که به ما امکان تجزیه غذا را میدهند و کلیدی برای سیستم ایمنی ما هستند.
گلیبرت میگوید: "از نقطه نظر آناتومیکی تقریبا نیمی از سلولهای بدن انسان میکروبی هستند. علاوه بر این، هر گونه از میکروب به طور تصادفی با ما همراه نیست بلکه در مکانهای خاصی یافت میشود. ما این میکروبها را هنگام عبور از کانال زایمان دریافت میکنیم. میکروبها بخشی از هدیه از سوی مادرمان به ما هستند. این میکروبها در بدن به ویژه در روده ساکن میشوند و به تعیین رشد ما کمک میکنند".
جای تعجب نیست که میکروبها در بیماریهای مختلف از افسردگی گرفته تا سرطان نیز نقش دارند. در واقع، تومورها یک میکروبیوم مرتبط دارند. وجود این میکرو ارگانیسمها توضیح میدهند که چرا برخی افراد به ایمونوتراپی حساستر هستند.
در بستری دیگر مطالعاتی وجود دارند که نشان میدهند جایگزینی باکتریها در روده میتواند به کاهش رفتار اوتیسم در موشها کمک کند.
دورادور که در تحقیقات در مورد اوتیسم و میکروبیوتا شرکت کرده میگوید:" گزارش شده که حدود ۴۰ درصد از افراد در طیف اوتیسم مبتلا به برخی از مشکلات گوارشی هستند. مشخص شده که غنای گروههای خاصی از باکتریها رخ میدهد. ما میخواستیم مدلی پیدا کنیم تا توضیح دهیم که آیا این تغییر در سطح میکروبی که ما هنوز نمیدانیم متابولیتها یا محصولاتی تولید میکند که به نوعی عملکرد نورونها را تغییر میدهند یا خیر".
یک هولوبیونت ویژگیهای مورفولوژیکی، فیزیولوژیکی و ایمونولوژیکی جدیدی را ایجاد میکند از جمله آن که به طور جداگانه در گونهها وجود ندارد. در نمونههای مورد علاقه "کونستانزا شافیر" حشره شناس در این مورد حشرات بازیافت کننده مواد مغذی مانند موریانهها هستند. "شافیر" که محقق فوق دکترا در دانشکده کشاورزی دانشگاه شیلی است میگوید:" این حیوانات میکرو ارگانیسمهایی مانند باکتریها و پروتیستها را در دستگاه گوارش خود نگه میدارند که به موریانه کمک میکند مواد مغذی را جذب کند که در غیر این صورت قادر به انجام آن نبود".
او اشاره میکند که حصول همزیستهای رودهای کلیدی در تکامل این حشرات بود. او خاطرنشان میسازد که نمونههای مشابه زیادی در طبیعت وجود دارد از جمله میتوان به نمونههای گلسنگها و مرجانها اشاره کرد.
در همین حال، گاوها علف میخورند، اما ژنوم آنان آنزیمهایی تولید نمیکند که قادر به هضم سلولز یا سایر ترکیبات موجود در خوراک شان باشد. خبر برای آنان این است که میکروبهای همزیست آنان که در سیرابی واقع شده اند مسئول پردازش چیزی هستند که مسئول پردازش چیزی هستند که آن پستانداران قادر به انجام آن نیستند. برخی از گونهها با به دست آوردن میکروارگانیسمهای جدید تغییر میکنند. گیلبرت به سوسک سقز قرمز اشاره میکند و میگوید:" این یک آفت کوچک در ایالات متحده است جایی که قارچهای همزیست آن در درختان آسیب پذیر سوراح ایجاد میکنند. با این وجود، این سوسک زمانی که به طور تصادفی به چین صادر شد مجموعه تازهای از همزیستهای قارچی را به دست آورد که به آن اجازه میداد تا درختان سالم را سورخ کند و آن درختان را از بین ببرد".
به عبارت دیگر، آن چه ما به عنوان یک "ارگانیسم" در نظر میگیریم در واقع میتواند مجموعهای از موجودات یکپارچه باشد. به همین دلیل، دانشمندانی مانند گیلبرت و همکاران اش وجود درک از "فرد" را آن گونه که ما متوجه میشویم زیر سوال برده اند. او میافزاید:" ما تکامل یافته ایم تا از این میکروبهای همزیست و سیگنالهای آنان انتظار داشته باشیم. بنابراین، هر یک از ما به عنوان یک جامعه یا یک تیم عمل میکنیم. ما تنها تا حدی افراد هستیم که یک جامعه را از جامعه دیگر یا یک تیم را از تیم دیگری متمایز سازیم. در نتیجه، میتوانم بگویم من تیم اسکات گیلبرت هستم".
درک خودمان به عنوان هولوبیونت نه تنها برای سلامتی مان بلکه برای محیط زیست نیز پیامدهایی به دنبال دارد. انسانها تمایل دارند گونهها یا اکوسیستمها را به گونهای جداگانه حفظ کنند بدون آن که نگران حفظ روابط و چرخههایی باشند که موجودات را به عنوان یک کل حفظ میکند. با این وجود، یک جنگل یا بیابان نمیتواند بدون پیوندهایی که ساکنان کلان و خرد آن ایجاد میکند زنده بماند.
این موضوع الهام بخش شافر و سایر همکاران اش شد تا مفهوم "هولوبیونت اکوسیستم" را پیشنهاد کنند که به هولوبیونتی اشاره دارد که فرایندهای اکولوژیکی کلیدی را برای حفاظت از طبیعت انجام میدهد.
بیایید به موجوداتی برگردیم که مواد آلی را تجزیه میکنند یک وظیفه اساسی برای داشتن خاکهای سالم که به عنوان مثال از کشاورزی پشتیبانی میکنند. اگر تجزیه ماده مذکور تنها توسط میکرو ارگانیسمها انجام شود (به دلیل اندازه کوچک آنان) بسیار کُند خواهد بود.
با این وجود، اگر آنان یک شریک بزرگتر مانند یک حشره داشته باشند این روند را با یکدیگر سریعتر و آسانتر توسعه میدهند. این بدان خاطر است که حیوانی که آنان را در دستگاه گوارش خود نگهداری میکند توانایی بیش تری برای حرکت دارد و دارای قطعات دهانی برای تجزیه مواد است.
شافیر توضیح میدهد که ما این پدیده را یک "ویژگی نوظهور" مینامیم. وقتی این ویژگی به لطف یک هولوبیونت رخ میدهد و بخشی از یک فرآیند کلیدی اکوسیستم است ما در مورد "هولوبیونت اکوسیستمی" صحبت میکنیم. از جمله دلایلی که سیاره ما شرایطی را دارد به لطف این فرآیندها است به همین دلیل حفظ آن فرایندها حیاتی است.
بحرانهای بهداشتی، از دست دادن تنوع زیستی و تغییرات آب و هوایی برخی از مشکلات عمدهای است که در حال حاضر با آن مواجه هستیم.
از جمله پیامدهای متعدد آن از هم گسیختگی روابط همزیستی مانند تخریب خاک است که گیاهان را از قارچها و باکتریهای همزیست خود محروم میکند یا افزایش دمای دریا که بر مرجانها فشار وارد میکند که در واکنش به آن فشار ریزجلبکهای مرجان به بیرون پرتاب میشوند و این رخداد باعث سفید شدن مرجانها میشود. به همین ترتیب، استفاده بیش از حد از بیوسیدها (مانند آنتی بیوتیکها یا ضد عفونی کننده ها) میکروبهایی را که بخشی از تکامل ما بوده اند از بین میبرد.
گیلبرت تاکید میکند که "هولوبیونت بودن بدان معناست که ما محصولات محیط خود هستیم به گونهای که پیشتر تصور نمیکردیم. محیط سالم برای افراد سالم ضروری است. این بدان معناست که محیط باید برای میکروبهایی که برای عملکرد بدن مان نیاز داریم و هم چنین میکروبهایی که به ساخت گیاهانی که میخوریم کمک میکنند سالم باشد".
به همین دلیل اندیشیدن به شیوه هولوبیونتی میتواند هم به درک پدیدهها و هم به راه حلهای ممکن کمک کند. برای حفاظت از گونهها به جای حفظ فرد باید بر حفظ واحدهای عملکردی تمرکز کنیم. یعنی مجموعه موجوداتی که هولوبیونت را تشکیل میدهند.
به این ترتیب، ارگانیسمها و فرآیندهای اکوسیستم مورد توجه قرار میگیرند تا سیاره زمین به عملکرد خود ادامه دهد، اما برای دورادور درسی از فروتنی نیز در تمام این موارد وجود دارد.
او میگوید:"ما یک اکوسیستم هستیم که در آن به اشتراک گذاری و همکاری مهم است. همزیستی عظیم و هولوبیونتهایی که در این سیاره وجود دارند راههایی را برای درک مشکلات پیچیده باز میکنند".
منبع: فرارو
کلیدواژه: همزیستی میکرو ارگانیسم ها میکروب ها باکتری ها گونه ها
درخواست حذف خبر:
«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را بهطور اتوماتیک از وبسایت fararu.com دریافت کردهاست، لذا منبع این خبر، وبسایت «فرارو» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۷۱۳۰۰۹۲ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتیکه در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.
با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.
خبر بعدی:
۱۰ حقیقت حیرتانگیز درباره عنکبوتها که باید بدانید
احتمالاً خیلی از ما از عنکبوتها میترسیم، اما باید بدانید که این همسایگان ترسناک – که عمدتاً در هر جایی یافت میشوند – بسیار برای طبیعت مفید هستند. این حشرات همچنین ویژگیهایی حیرتانگیز دارند و دانشمندان برای قرنها تلاش کردهاند تا از رموز مرتبط با این ویژگیها پرده بردارند. در این مقاله برخی از ویژگیهای خاص عنکبوت را میخوانیم.
۱- همه عنکبوتها تار نمیسازندبراساس تحقیقات، بیش از چهل هزار نوع عنکبوت در دنیا وجود دارد که تنها نیمی از آنها قادر به ساختن تار هستند. روزانه ۲۵۰ حشره در هر تار به دام میافتد. تار تنیدهشده سرشار از ویتامین K است که به انعقاد خون و توقف خونریزی کمک میکند. یونانیان و اهالی روم بوستان از تار عنکبوت برای جلوگیری از خونریزی و پانسمان زخم استفاده میکردند.
۲- تار عنکبوت از فولاد قویتر است!به گزارش دیجیاتو، تار عنکبوت از پنبه سبکتر و تا هزار برابر نازکتر از یک تار موی انسان است. بااینحال، تار از مقاومت بسیار بالایی برخوردار بوده که واقعاً حیرتانگیز است. شاید مقایسه تار عنکبوت با فولاد عجیب بهنظر بیاید، اما جالب است بدانید که اگر فولاد را بهاندازه تار عنکبوت نازک و سبک کنیم، مقاومتی که از خود نشان میدهد کمتر از تار عنکبوت است!
هرچند ممکن است تار بهاندازه فولاد سخت نباشد، اما استحکام کششی آن در تحمل وزن بیشتر است. مطالعات در دانشگاه «بریستول» نشان داده است که تار عنکبوت پنج برابر قویتر از تار فولادی با همان قطر است.
علاوهبراین، تار عنکبوت بسیار کشسان است و تا چهار برابر طول اولیه خود کشیده میشود – بدون آنکه پاره شود؛ درحالیکه تار فولادی با همان قطر چنین قابلیتی ندارد.
تار عنکبوت میتواند تا دمای منفی چهل درجه نیز استحکام خود را حفظ کند.
محاسبات نشان میدهد که یک تار با قطر مداد از چنان استحکامی برخوردار است که میتواند یک هواپیمای بویٔینگ ۷۴۷ را بکشد. البته این یک فرضیه بوده و هنوز مورد آزمایش قرار نگرفته است، اما اعداد و ارقام از موفقیتآمیز بودن این آزمایش خبر میدهند.
۳- عنکبوتها برای هر هدفی یک نوع تار میبافند!برخلاف سایر حشرات که قابلیت تنیدن تنها یک نوع تار را دارند، عنکبوتها میتوانند انواع مختلفی تار برای اهداف متفاوت تولید کنند. دانشمندان میگویند هیچکس هنوز نمیداند دقیقاً چند نوع تار عنکبوت وجود دارد، اما محققان چند دسته اصلی برای ساختار تار شناسایی و دستهبندی کردهاند و باور دارند هر عنکبوت تا هفت نوع مختلف تار میسازد.
عنکبوتها مانند کارخانههای تولید ابریشم هستند. در داخل بدن آنها، نوعی پروتیٔین بهصورت مایع در غلظت بالا ذخیره میشود و پس از آنکه از بدن عنکبوت بهمنظور تنیدن تار خارج میشود، تبدیل به نخهای جامد از جنس ابریشم میشود.
تارها با اهداف خاصی تنیده میشوند. برای مثال، اگر عنکبوت بخواهد حشراتی را جذب کند که بزرگتر هستند، از نوعی ابریشم تولیدشده در بدنش استفاده میکند که کشسانی بیشتری دارد.
اگر وجود باکتری یا قارچ در محیط، سلامت ساختار تار را تحت تأثیر قرار دهد، عنکبوت از نوعی پروتیٔین خاص در بدن خود برای تنیدن تار استفاده میکند که قابلیت زدودن قارچ و باکتری را با مرطوب نگهداشتن تار دارد.
۴- همه قسمتهای تار چسبنده نیستساختار یک تار عنکبوت بزرگ را تصور کنید؛ تارها عمدتاً چندضلعیهای هممرکز هستند که توسط تارهای کوتاهتر بههم متصل شدهاند. عنکبوتها در ساخت هر قسمت از تار عمدتاً از انواع مختلف پروتیٔین در بدن خود استفاده میکنند. پس لزومی ندارد که تمام قسمتهای یک شبکه تار چسبنده باشد.
قمستهای چسبنده تار از نوعی پروتیٔین در بدن عنکبوت ساخته میشود که از چسبهای پلیمری قویتر هستد.
عنکبوتها عمدتاً مرکز تار را با پروتیٔینهای نچسب میسازند تا خود بهراحتی در آن ناحیه مرکزی حرکت کنند. اگر عنکبوت نیاز به حرکت روی نواحی چسبنده داشته باشد، روی پنجههای پاهای خود راه میرود که به تار نمیچسبند!
۵- عنکبوتها اغلب هر روز تار خود را جایگزین میکنندبسیاری از عنکبوتها هر روز تار خود را تعویض و با تار جدیدی جایگزین میکنند. این کار بسیار انرژیبر بوده و گاهی عنکبوت تمام روز را مشغول جایگزینی تار است. هرچه تار بزرگتر باشد، حشرات بیشتری به دام میافتند و عنکبوت غذای بیشتری برای خوردن دارد، اما از سویی دیگر، جایگزینی هر روز آن نیز کار دشوارتری است.
۶- عنکبوتها تار خود را مانند گیتار کوک میکنندتار تنیدهشده نسبت به هر ارتعاشی بسیار حساس است، زیرا عنکبوت به کمک همین ارتعاش از به دام افتادن حشرات در آن بهعنوان وعده غذایی یا وجود شکارچیها آگاه میشود.
دانشمندان در سالهای اخیر دریافتهاند که عنکبوت میتواند تار را مانند گیتار کوک کند؛ به این معنا که کشش ریسمانهای ابریشم میان اتصالات آنها در تار را تنظیم کند! اگر تارها محکم شده باشند، ارتعاش کمتری احساس میشود. اندامهای میکروسکوپی که روی پاهای عنکبوت هستند، به او اجازه میدهند که ارتعاشات را حتی تا حد نانومتری احساس کند.
این حشرات خارقالعاده حتی قادرند دلیل آنچه سبب ارتعاش تار شده است، حدس بزنند. نوع ارتعاش بهوجودآمده اطلاعات ارزشمندی را در اختیار عنکبوت قرار میدهد. عنکبوتها خودشان گاهی تار را به ارتعاش درمیآورند تا کیفیت آن را بررسی و ارزیابی کنند. اگر کیفیت تار موردتأیید آنها نباشد، تار را جایگزین کرده یا آن را مجدداً کوک میکنند.
۷- استحکام تار به نور، دما و رطوبت محیط بستگی داردهرچند که تارها بسیار مستحکم و قوی هستند، اما استحکام آنها تحت تأثیر نور، دما و رطوبت محیط متغیر است.
دانشمندان کشف کردهاند که نور فرابنفش بر میزان چسبندگی تار تأثیر مستقیم دارد. عنکبوتهایی که در نواحی مانند باغ با تابش مستقیم آفتاب زندگی میکنند، تارهایی مستحکمتر و مقاومتتر در برابر تابش خورشید تولید میکنند. درعوض، عنکبوتهای شبزی که در شب تار میتنند، تارهای نازکتری دارند که از مقاومت کمتری برخوردار است.
۸- تنیدن تار تنها برای به دام انداختن حشرات نیستشاید همه ما تصور کنیم تار عنکبوت برای به دام انداختن حشرات است؛ اما این تنها هدف عنکبوت در تنیدن تار نیست. گونههای مختلف عنکبوت با اهداف مختلف تار تولید میکنند. برخی با استفاده از تار، محفظههای تخممرغشکل میسازند تا از آن بهعنوان پناهگاه برای خود استفاده کنند.
هدف برخی دیگر، جلوگیری از جریان باد است. درواقع عنکبوت تار میسازد تا سرعت باد را در محل زندگی کوچک خود کاهش دهد.
درنهایت گونههایی از عنکبوت نیز هستند که از تار خود همانند نردبان استفاده کرده و مهاجرت میکنند. آنها تار میسازند تا روی آن حرکت کرده و به نقاطی دیگر بروند.
۹- برخی عنکبوتها آبشش دارند!گونه خاصی عنکبوت در اروپا و آسیا وجود دارد که تمام عمر خود را زیر آب میگذراند. این گونه خاص در زیر آب تارهایی میسازد که به گیاهان آبزی وصل میشود و تا سطح آب ادامه پیدا میکند.
عنکبوت روی این تارها حرکت کرده، خود را به سطح آب میرساند و قسمت توپیمانند پشت خود را از آب بیرون میآورد تا حبابهای هوا را میان موهای ریز بدن خود جمع کند و پس از آنکه به درون آب بازگشت، از آن برای نفسکشیدن استفاده کند.
دانشمندان اخیراً دریافتهاند که این گونه خاص میتواند اکسیژن موجود در آب را نیز جذب کند. پس آنها بهنوعی آبشش دارند و با استفاده از این روش میتوانند برای یک روز کامل درون آب بمانند.
۱۰- حشرات خودشان بهسمت تار جذب میشوندتاری که عنکبوت تهیه میکند، در نور فرابنفش بسیار درخشان و زیباست. اکثر حشراتی که عنکبوت آنها را میبلعد نیز قادرند نور فرابنفش را ببینند و بهسمت آن جذب شوند.
پس حشرات خودشان بهسمت تار میآیند و در آن به دام میافتند. این یک توانایی خارقالعاده است که عنکبوت تنها با تنیدن تار حشرات موردنظر خود را بهسمت خانهاش میکشد اما بااینحال، برای خود عنکبوت نیز خطرناک است. هرچه تار بزرگتر باشد، درخشش آن در فرابنفش بیشتر بوده و احتمال آن که خود عنکبوت توسط شکارچیهایش بلعیده شود نیز بیشتر است.
کانال عصر ایران در تلگرام