کشف ماهی مرکب نادری که تمام دانسته‌ها و پیش‌فرض‌های دانشمندان را برهم زد و آن‌ها را شوکه کرد

برای اولین بار، دانشمندان موفق به مشاهده ماهی مرکبی به نام ram horn squid از گونه مارپیچه‌ها (spirula)  در اعماق آب شدند.

دانشمندان مدت‌ها است درباره ماهی مرکب شاخ قوچ یا Spirula spirula در حال تحقیق و جست‌وجو هستند و اکنون موفق شدند تنها بازمانده از این خانواده را پیدا کنند.

البته، این موجود در معرض خطر انقراض یا آسیب‌پذیری از سوی طبیعت نیست؛ بلکه یافتن آن در طبیعت به خاطر شکل خاص اسکلت و پوشش بدنش بسیار سخت شده است. به همین دلیل هم یافتن یکی از این خانواده باعث شگفتی دانشمندان شده و فیلم واقعی از حرکت‌ها و زیست آن می‌تواند دنیا را تحت تاثیر قرار دهد.

این ماهی مرکب نشان داده شده در این ویدئو توسط دانشمندان موسسه Schmidt Ocean Institute ضبط شده است و کاملا متفاوت از نمونه‌های ماهی Spirula spirula است که در آزمایشگاه‌ها نگهداری می‌شود.

در این ماهی، اندام شناور رو به پایین هستند و اندام نورانی در بخش بالایی بدن قرار گرفتند. از این اندام نورانی برای کور کردن حیوانات طعمه استفاده می‌شود. بنابراین، می‌توان گفت این ماهی مرکب واقعی در طبیعت، درک ما از این موجودات را وارانه کرده است.

رازهای اعماق هزاران فوتی دریا

این ماهی هم مانند سایر ماهی‌های مرکب دارای ۱۰ شاخک است و از نظر فنی واقعا یک ماهی مرکب نیست. بیشتر شبیه به یک گونه سَرپایان  (Cephalopods) از شاخه نرم‌تنان است و می‌توانیم آن را یک سَرپایان مرکب بنامیم. همین‌طور، ویژگی‌های مشترک زیادی با موجودات مَلَوانَک یا ناتیلوس دارد.

هنوز کف دریاها ناشناخته باقی مانده است و اطلاعات بسیار کمی از موجودات آن بخش آب‌ها در دست داریم؛ دقیقا مانند بخش‌هایی از فضا که هنوز کامل کشف نشدند. بردن تجهیزات عکاسی و فیلم‌برداری یا آزمایشگاهی و اکتشافی به اعماق دریاها و تا کف آن‌ها بسیار سخت و در غالب اوقات ناممکن است.

این ماهی مرکب جزو جانورانی است که نزدیک کف دریا زندگی می‌کند و در اعماق ۳۰۰ فوتی یافت می‌شود. دانشمندان این فیلم طولانی را با یک وسیله رونده از راه دور و در عمق ۳ هزار فوتی در بخشی از سوال شرقی استرالیا گرفته‌اند.

موجوداتی که در این عمق از سطح دریا زندگی می‌کنند؛ موفق شدند سازگاری پویایی با این محیط زیست پیدا کنند. همین ماهی مرکب تازه کشف شده می‌تواند در طول روز و با کمک اسکلت مارپیچی و کاملا شناور خود هر روز تا هزاران فوت عمق را تنظیم کند.

انسان‌ها هرگز نمی‌توانند در چنین اعماقی از دریا نفوذ پیدا کنند و بدن آن‌ها بر اثر فشار زیاد متلاشی می‌شود اما این موجودات با استفاده از پوسته‌های بسیار سخت و کلسیفیه شده مانند صدف‌ها می‌توانند دوام بیاورند.

منبع: 1pezeshk.com

دانشمندان با دستکاری ژنتیکی ماهی مرکب شفاف به وجود آوردند

برای اولین بار در تاریخ، دانشمندان با حذف یک ژن رنگساز از بدن ماهی های مرکب موفق شدند ماهی مرکب شفاف به وجود آورند.

این گروه تحقیقاتی با حذف این ژن در گونه ای از ماهی مرکب به نام Doryteuthis pealeii توانستند چشمان و سلول های پوستی این ماهی را بی رنگ کنند.

آن ها برای این کار لایه ی سخت بیرونی تخم ماهی مرکب را با استفاده از یک میکرو قیچی شکافتند و شناساگرها را به جنین های ماهی مرکب تزریق کردند.

خانواده ی سرپایان که ماهی های مرکب، اختاپوس ها و سپیداج ها را دربرمی گیرد، برای محققان همواره یک معما بوده است، چون دستگاه های عصبی آن ها از توانایی استتار برخوردار است. حالا اما با این دستاورد علمی جدید حتماً می توان به بسیاری از سؤالاتی که در حوزه ی زیست شناسی در خصوص این موجودات پررمز و راز وجود دارد، پرداخت.

سرپایان بزرگ ترین مغز را در میان موجودات بی مهره دارد، یک دستگاه عصبی که قادر به استتار خود است و این توانایی ویژه را دارا است که اطلاعات ژنتیکی خود را درون آراِن‌اِی پیامرسان خود از نو کدگزاری کند. تمامی سرپایان ویژگی های نادر و جالبی دارند.

سال ها است که دانشمندان تلاش دارند پرده از رازهای این موجودات خارق العاده بردارند اما تاکنون به دلیل امکان پذیر نبودن تماشای درون ساختار بدن آن ها، موفق به این کار نشده اند.

جاشوا رزنتال، محقق دانشگاه شیکاگو می گوید این دستکاری ژنتیک  این فرصت را به وجود می آورد تا بتوانیم این موجودات منحصر به فرد را با خود مقایسه کنیم و ببینیم که چه عناصری میان ما و آن ها مشترک و چه عناصری منحصر به خود آن ها  است.

رزنتال و گروهش این کار را با تزریق شناساگر CRISPR-Cas به درون جنین تک سلولی ماهی مرکب انجام دادند.

البته آن ها ابتدا برای این کار با چالش رو به رو بودند چون تا وقتی که زمان بیرون آمدن ماهی از تخم فرا نرسیده باشد، یک لایه ی سخت دور جنین قرار دارد که از آن محافظت می کند.

این گروه تحقیقاتی دست به طراحی یک میکرو قیچی زدند تا با آن بتوانند سطح تخم ماهی را بشکافند و از یک سوزن کوارتز برای تزریق شناساگرها استفاده کردند.

ماهی های مرکب دستکاری ژنتیکی شده، که گویی موجوداتی متعلق به دنیایی دیگر هستند، با بدنی کاملاً شفاف به دنیا آمدند به طوری که حتی چشمان کوچک آن ها هم شفاف است.

تقلید از ماهی مرکب برای نامرئی‌کردن سلول‌های انسان

دانشمندان سلول‌های انسانی را با هدف بهره‌مندی از قابلیت نامرئی‌شدن شبیه ماهی مرکب مهندسی کرده‌اند که می‌تواند کاربردهای مختلفی در علوم زیستی داشته باشد.

نوعی ماهی مرکب توانایی فوق‌العاده‌ای دارد که نه‌تنها می‌تواند رنگ پوست خود را تغییر دهد؛ بلکه می‌تواند بخش‌هایی از خود را نامرئی کند. اکنون دانشمندان این قابلیت را روی سلول‌های انسانی آزمایش کرده‌اند. پژوهشگران با استفاده از پروتئین‌های خاص موجود در سلول‌های این ماهیان مرکب متغیر موفق شدند آن‌ها را در سلول‌های همه‌ی انسان به‌کار برند. یافته‌های آن‌ها می‌تواند به درک بهتر مکانیسم‌های سلولی مختلف در بافت زنده کمک کند. آترولی چاترجی، مهندس مولکول‌های زیستی از دانشگاه کالیفرنیا توضیح می‌دهد: «پروژه‌ی ما بر طراحی و مهندسی سیستم‌های سلولی و بافت‌های دارای ویژگی‌های قابل‌‌کنترلِ انتقال و بازتاب و جذب نور متمرکز است».

ماهیان مرکب، تنها جانورانی نیستند که از ویژگی پوست شفاف استفاده می‌کنند. درحالی‌که مارمولک‌های پرنده از شفافیت پوست خود برای جلب‌توجه استفاده می‌کنند، نوعی ماهی مرکب از این ویژگی برای اجتناب از توجه ناخواسته استفاده می‌کنند. ماده‌های این گونه از ماهی مرکب می‌توانند نوار سفیدی که در پشت خود دارند، از سفید مات به حالت تقریبا شفاف تبدیل کنند. آن‌ها این کار را با استفاده از سلول‌های تخصصی به‌نام لوکوفورها انجام می‌دهند که ذرات غشایی دارند و از پروتئین‌های رفلکتین ساخته شده‌اند. بسته به نحوه‌ی آرایش این پروتئین‌ها، آن‌ها می‌توانند نحوه‌ی انتقال یا بازتابش نور در اطراف خود را تغییر دهند. این فرایندی تصادفی نیست؛ زیرا ماهی‌های مرکب با استفاده از ماده‌ی شیمیایی آلی به‌نام استیل‌کولین، می‌توانند چیدمان این پروتئین‌های به‌شدت بازتابگر را درون سلول‌های خود تغییر دهند.

پژوهشگران برای آزمایش این ترفند در بافت انسانی، سلول‌های تمام انسان را به‌صورت ژنتیکی برای تولید رفلکتین‌ها مهندسی کردند که به‌صورت ذرات نامنظم در سیتوپلاسم سلول جمع شدند. آلون گورودتسکی، مهندس زیست‌پزشکی در دانشگاه کالیفرنیا گفت:

شگفت‌زده شدیم که این سلول‌ها نه‌تنها رفلکتین را بیان می‌کردند؛ بلکه پروتئین را در نانوساختارهای کروی بسته‌بندی و آن‌ها را در سرتاسر سلول توزیع می‌‌کردند.

پژوهشگران با استفاده از میکروسکوپ فاز کمی نشان دادند این پروتئین‌ها نحوه‌ی پراکنش نور از سلول‌های مهندسی‌شده را تغییر دهند. آن‌ها سپس سلول‌های بیان‌کننده‌ی رفلکتین را درمعرض سطوح متفاوتی از سدیم‌کلرید قرار دادند و دریافتند می‌توانند به این شیوه سطوحی از نوری را تنظیم کنند که منتقل می‌شود؛ زیرا نمک موجب تورم اندازه‌ی ذرات می‌شود و نحوه‌ی آرایش آن‌ها را تغییر می‌دهد. هرچه نمک بیشتر شود، نور بیشتر پراکنده و سلول‌ها مات‌تر می‌شود. سلول‌های کلیوی اکنون قابلیت تنظیم عبور و بازتاب نور را دارند.

پژوهشگران مطالعه‌ی حاضر می‌گویند موفقیت آن‌ها زمینه‌ساز تلفیق دیگر ترفندهای ماهیان مرکب در سلول‌های پستانداران مانند تغییر الگوهای رنگ و حالت رنگین‌کمانی است. این پیشرفت همچنین به پژوهشگران این امکان را خواهد داد تا مکانیسم‌های پشت‌صحنه‌ی چنین توانایی‌هایی را کشف کنند؛ چراکه تاکنون کشت سلول‌های پوستی سفالوپودها در آزمایشگاه بسیار دشوار بوده است. کاربردهای احتمالی آینده می‌تواند شامل توانایی تصویربرداری از کل بافت‌های زنده با وضوح بیشتر باشد و به ما این امکان را می‌دهد چیزهایی را پیدا کنیم که قبلا آشکار نبودند. این تیم خاطرنشان کرد چگونه مطالعات مشابه درباره‌ی پروتئین‌های فلوئورسانس سبز عروس دریایی به ابداع میکروسکوپ فلوئورسانس منجر شد که امروزه رایج است. نتیجه‌گیری پژوهشگران بدین‌ترتیب بود: «یافته‌های ما ممکن است فرصت‌ها و امکان‌های هیجان‌انگیزی را در زمینه‌های زیست‌شناسی و مهندسی مواد و مهندسی زیستی مهیا کند».

نتایج این پژوهش در مجله‌ی Nature Communications منتشر شده است.