باکتری‌ها می‌توانند ببینند!

مطالعات جدید محققان دانشگاه فرایبورگ آلمان نشان می‌دهد که باکتری‌ها با ایجاد تصویری از دنیای اطرافشان به مشاهده و درک آن می‌پردازند . آن‌ها مسیرهای عصبی و مراکز پردازش اطلاعات ندارند اما می‌توانند تصویر حاصل را تفسیر کنند.

مشاهده یک نوع باکتری به نام Synechocystis به محققان نشان داد که این موجود تک سلولی احتمالا قادر است ببیند.

Synechocystis متعلق به یک گروه قدیمی از سیانوباکتری‌ها است که به تعداد فراوان در آب‌های آزاد زندگی می‌کنند و در زیستگاه‌های خشکی نیز به صورت بیوفیلم‌های لجن مانند یافت می‌شوند. این گونه یک باکتری فتوسنتزکننده و نسبت به نور شدید حساس است زیرا تشعشعات خورشید به اجزای فتوسنتزی آن آسیب می‌زنند. به همین دلیل Synechocystis همواره به دنبال مکان‌هایی با نور بهینه است . رفتاری که از آن به نام فتوتاکسیس یاد می‌شود.   

وقتی به این باکتری‌ها نور تابانده می‌شود در یک مسیر نسبتا مستقیم شروع به حرکت می‌کنند. آن‌ها همچنین حاوی گیرنده نوری هستند که گروهی از پروتئین‌ها هستند که در چشم حیوانات نیز وجود داشته و طول موج خاصی از نور را جذب می‌کنند. هرچند که فوتوتاکسیس یکی از قدیمی‌ترین مشاهدات علمی مربوط به رفتار سیانوباکتری‌هاست اما هیچ کس نمی‌دانست که این باکتری‌ها چگونه این کار را انجام می‌دهند.

محققان با مشاهده کلنیهای Synechocystis به بررسی دقیق پدیده فوتوتاکسیس پرداختند. نتایج آن‌ها نشان داد که باکتری Synechocystis کلا شبیه به یک لنز عمل می‌کند. این باکتری درست به همان ترتیبی نور را فوکوس می‌کند که عدسی چشم‌ انسان این کار  را انجام می‌دهد. هرچند ساختارهای زیستی این دو کلا متفاوت هستند. وقتی نور به این موجود تک‌سلولی می‌تابد، تصویر وارونه‌ای در سمت مخالف تشکیل شده و توسط گیرنده‌های نوری تشخیص داده می‌شود؛ این عمل نیز درست مشابه با چیزی است که در شبکیه چشم انسان اتفاق می‌افتد. بنابراین می‌توانیم بگوییم که سلول‌های Synechocystis ساده‌ترین چشم‌های جهان هستند.

از آنجا که هر باکتری تقریبا نیم میلیارد بار کوچکتر از چشم انسان است دانشمندان تخمین می‌زنند که قدرت تفکیک زاویه‌ای آن‌ها تنها حدود 20 درجه یعنی تقریبا 1000 بار کمتر از قدرت تفکیک چشم انسان است. Synechocystis احتمالا نمی‌تواند تصویر شفافی از اطراف خود داشته باشد اما درک درستی از منشا نور دارد و حتی این احتمال وجود دارد که طرح کلی محو و نامشخصی از کسی که آن را تماشا می‌کند داشته باشد.

تعیین این که یک سلول منفرد کروی چگونه جهت نور را تشخیص می‌دهد باعث شده سوالات بسیار زیادی در این زمینه مطرح شود. به عنوان مثال برخی سیانوباکتری‌ها میله‌ای شکل هستند. آیا این امکان وجود دارد که این باکتری‌ها نور را منکسر کرده و آن را در قطبین خود متمرکز کنند تا بهتر مسیریابی کنند؟ آیا گونه‌هایی که تشکیل کلنی می‌دهند می‌توانند نور را مثل یک فیبر نوری هدایت کرده و آن را به قسمت‌هایی از کلنی که در سایه قرار دارد بفرستند؟  دانشمندان بر این باورند که نکات جالب بسیاری در این زمینه وجود دارد که هنوز کشف نشده‌اند.