زیست فناوری، سلامت و فناوری های پزشکی

به نقل از سایتک دیلی، پلانکتون‌ها از مهمترین موجودات اقیانوسی هستند. تعادل عناصر شیمیایی درون آنها متفاوت است و در شکل‌گیری بسیاری از فرآیندهای دریایی، از جمله شبکه غذایی و چرخه جهانی کربن نقش بسیار مهمی دارند. به‌طور سنتی تصور می‌شود که دما نسبت این عناصر را کنترل می‌کند اما نتایج تحقیق جدید نشان می‌دهد که این تعادل تا حد زیادی وابسته به فعالیت در زیر سطح اقیانوس و اعماق بیش از ۳۰۰ پایی است. یک گروه تحقیقاتی نمونه‌هایی از هشت مکان در اقیانوس‌های سراسر جهان را بررسی کرد. آنان دریافتند که نسبت نیتروژن و فسفر وارد شده از زیر سطح اقیانوس، تعادل مواد مغذی در میکروارگانیسم‌های دریایی که اساس سلامت اقیانوس را تشکیل می‌دهند، کنترل می‌کند. این کشف می‌تواند به دانشمندان اجازه دهد تا با دقت بیشتری فرایندهای پیچیده اقیانوس را کشف کنند. مایک لوماس، محقق اصلی این تحقیق می‌گوید: «اولین بار است که ما طیف وسیعی از مناطق اقیانوس را بررسی و به‌طور مستقیم تعادل مواد مغذی موجود در میکروارگانیسم‌های اقیانوس را اندازه‌گیری کرده‌ایم که به راستی هیجان‌انگیز بود. اکنون می‌توانیم پارامترهای واقع بینانه‌تری را بر اساس آنچه در واقع محرک پویایی دریایی است، در مدل‌های رایانه‌ای که برای پیش‌بینی تغییر اقیانوس استفاده می‌شود، بکار ببریم.»

دهه‌ها، محققان از یک نسبت ثابت برای برآورد تعادل کربن، نیتروژن و فسفر در محیط‌های دریایی استفاده می‌کنند. دانشمندان و گروه‌هایی مانند پنل بین‌المللی تغییرات آب‌وهوایی از این نسبت در شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای برای پیش‌بینی آینده کره زمین بهره می‌گیرند. با این حال، این نسبت نشان‌دهنده تنوع گسترده توازن شیمیایی در اقیانوس یا نقش مهمی نیست که موجودات در گردش مواد مغذی ایفاء می‌کنند. لوماس می‌گوید: «مشکل این است که نسبت‌های ثابت، برآوردی مطمئن در نحوه عملکرد زیست‌شناسی را نشان نمی‌دهند با این حال، رویکردهای واقع بینانه‌تر اما پرمخاطره و پیچیده هنوز به‌طور گسترده مورد استفاده قرار نگرفته‌اند.»

برای درک دقیق‌تر این نسبت‌ها، لوماس آن‌ها را به‌طور مستقیم در فیتوپلانکتون، برخی از حیاتی‌ترین موجودات دریایی در سراسر جهان اندازه‌گیری کرد. عناصر موجود در سلول‌های این موجودات، مواد مغذی موجود در زیستگاه آنها را منعکس می‌کنند و نقش تنوع زیستی را در چگونگی چرخه مواد مغذی نشان می‌دهند. این اولین بار نیست که فیتوپلانکتون‌ها برای درک سطوح مواد مغذی در اقیانوس مورد بررسی قرار می‌گیرند اما پیشرفته‌ترین و جامع‌ترین آن است. این گروه فیتوپلانکتون‌ها را در سراسر جهان مورد بررسی قرار دادند تا از سه عنصر مغذی حیاتی در شرایط وسیع محیطی، اطلاعات کسب کنند. به‌طور سنتی، محققان از فیلترهای فیزیکی برای طبقه‌بندی پلانکتون از آب دریا قبل از بررسی آنها استفاده کرده‌اند و این رویکرد می‌تواند باکتری‌ها و ذرات ریز را درگیر کرده و منجر به خطا شود.

در این تحقیق از تکنیکی به‌نام فلوسیتومتری (از روش‌های سلول‌شناسی یا یاخته‌سنجی است که به بررسی ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی سلول‌ها یا اجزای مختلف آنها می‌پردازد) استفاده شده است که به محققان اجازه می‌دهد صدها تا هزاران سلول را در ثانیه مورد بررسی و طبقه‌بندی قرار دهند. این امر محققان را قادر می‌سازد تا سلول‌های مورد علاقه خود را جدا کرده و مورد بررسی قرار دهند. این روش نه تنها درک دقیق‌تری از نسبت‌های متنوع عناصر در اقیانوس بلکه فرآیندهای کنترل کننده آنها را نیز فراهم می‌کند. این گروه دریافت که بر خلاف رایج‌ترین فرضیه، نسبت کربن، نیتروژن و فسفر در سلول‌ها در درجه اول به نسبت نیتروژن و فسفر تامین شده از زیر سطح اقیانوس به آب‌های روشن از آفتاب که فیتوپلانکتون‌ها در آن فعال هستند، بستگی دارد. این امر بدون در نظر گرفتن نوع فیتوپلانکتون یا شرایط محیطی آنها در همه مکان‌ها صادق بود. لوماس امیدوار است که این درک بهتر از مواد مغذی برای تصویر بهتری از نحوه واکنش اقیانوس‌ها به تغییرات آب‌وهوایی مورد استفاده قرار گیرد.

وی اظهار کرد: ما نمی‌توانیم مواد مغذی موجود در هر تک سلولی را در همه اقیانوس‌ها بررسی کنیم اما باید مطمئن باشیم که همه عوامل کنترل‌کننده در مدل‌های رایانه‌ای گنجانده شده‌اند. هنگامی که این نتایج را با سایر رشته‌های پیشرفته ترکیب می‌کنیم درک خود را از پویایی اقیانوس‌ها و توانایی پیش‌بینی اوضاع آینده ارتقاء خواهیم داد. یافته‌های این تحقیق به‌تازگی در مجله Communications Earth and Environment منتشر شده است