۷ سپتامبر ۲۰۲۵، عکس از نویسنده: ماریا موچرینو-مرجان‌ها به جای اسیدهای آمینه، با یون‌های کلرید «می‌بینند». (تصویر نمایشی) -توبی هادسون
تحقیقات جدید مکانیسم منحصر به فردی را در مرجان‌های سازنده صخره‌ها آشکار کرده است که به آنها اجازه می‌دهد حساسیت نوری خود را بین نور فرابنفش و مرئی با استفاده از یون‌های کلرید موجود در محیط خود تغییر دهند. این کشف پیشگامانه، راهی جدید برای درک مهندسی و عملکرد پروتئین ارائه می‌دهد.
یک مطالعه اخیر از دانشکده علوم دانشگاه متروپولیتن اوساکا، اساساً درک علمی از نحوه عملکرد اوپسین‌ها – پروتئین‌های حسگر نور مسئول بینایی – را تغییر می‌دهد. در اکثر اوپسین‌های حیوانی، یک اسید آمینه با بار منفی به عنوان یک یون مخالف عمل می‌کند تا جذب نور مرئی را ممکن سازد.
این تحقیق جدید نشان داد که برخی از اوپسین‌های مرجانی از یون کلرید محیط خود برای این عملکرد استفاده می‌کنند، یافته‌ای جدید برای اوپسین‌های حیوانات وحشی.
این مکانیسم جدید نشان می‌دهد که چگونه مرجان‌ها، با وجود نداشتن چشم، می‌توانند نور را حس کرده و به آن پاسخ دهند، یا به عبارت دیگر، چگونه با محیط خود سازگار می‌شوند. این بینش جدید برای درک چگونگی واکنش مرجان‌ها به تهدیدات ناشی از تغییرات آب و هوایی، مانند اسیدی شدن اقیانوس، که با تغییرات pH مشخص می‌شود، بسیار مهم است.
در مطالعه‌ای که در اول سپتامبر 2025 در ELife منتشر شد، محققان اوساکا بررسی کردند که چگونه مرجان Acropora tenuis می‌تواند نور را تشخیص دهد و به شرایط متغیر اقیانوس پاسخ دهد. اگرچه مرجان‌ها چشم یا مغز ندارند، اما کور نیستند.
مانند بسیاری از موجودات زنده، آنها از پروتئین‌هایی به نام اوپسین‌ها – همان خانواده پروتئین‌های حساس به نور که در شبکیه چشم انسان یافت می‌شوند – برای تشخیص نور در محیط خود استفاده می‌کنند. با این حال، محققان گروه جدیدی از اوپسین‌ها را کشف کردند.
این اوپسین‌های ASO-II دارای خواص منحصر به فردی هستند که مرجان‌ها را از پستانداران متمایز می‌کند. محققان با استفاده از آزمایش‌های جهشی، طیف‌سنجی و شبیه‌سازی پیشرفته هدفمند، مکانیسم جدید سنجش نور را با تمرکز بر اوپسین Antho2a بررسی کردند.
اوپسین‌های ASO-II به جای استفاده از اسیدهای آمینه – که در اوپسین‌های سایر حیوانات یافت می‌شوند – از یون‌های کلرید استفاده می‌کنند. طبق یک بیانیه مطبوعاتی، این اولین باری است که دانشمندان از اوپسینی گزارش داده‌اند که از یون‌های معدنی به این روش استفاده می‌کند.
یوسوکه ساکای، محقق فوق دکترا در آزمایشگاه تراکیتا و نویسنده اول این مطالعه، گفت: “ما دریافتیم که یون‌های کلرید، پایه شیف را ضعیف‌تر از اسیدهای آمینه تثبیت می‌کنند. بنابراین اوپسین می‌تواند بسته به pH، به طور برگشت‌پذیر بین حساسیت به نور مرئی و حساسیت به اشعه ماوراء بنفش تغییر کند.”
مرجان‌های صخره‌ساز می‌توانند بسته به اسیدیته محیط خود، حساسیت خود را بین نور مرئی و نور فرابنفش تغییر دهند. وقتی شرایط اسیدی‌تر باشد، اوپسین‌های آنها نور مرئی را تشخیص می‌دهند؛ وقتی شرایط بازی‌تر باشد، به UV برمی‌گردند.
این توانایی تغییر ممکن است ارتباط نزدیکی با رابطه مرجان‌ها با جلبک‌ها داشته باشد. از آنجا که جلبک‌هایی که در داخل سلول‌های مرجانی زندگی می‌کنند، pH داخلی را هنگام فتوسنتز تغییر می‌دهند، حساسیت نوری مرجان‌ها ممکن است در زمان واقعی تنظیم شود و به این ترتیب این همکاری به طور دقیق تنظیم شود.
میتسوماسا کویاناگی، استاد دانشکده تحصیلات تکمیلی علوم دانشگاه متروپولیتن اوساکا و یکی از نویسندگان اصلی این مطالعه، در بیانیه مطبوعاتی گفت: «نشان داده شده است که اوپسین ASO-II آکروپورا تنوئیس یون‌های کلسیم را به روشی وابسته به نور تنظیم می‌کند و به کاربردهای بالقوه به عنوان یک ابزار اپتوژنتیکی اشاره دارد که حساسیت طول موج آن با pH تغییر می‌کند.» این اوپسین‌های مرجانی می‌توانند یون‌های کلسیم را به روشی وابسته به نور تنظیم کنند، که نشان می‌دهد می‌توان آنها را به عنوان ابزارهای اپتوژنتیک توسعه داد – با یک مزیت منحصر به فرد: حساسیت طول موج آنها با pH تغییر می‌کند و دری را به سوی اشکال جدید کنترل مبتنی بر نور در زیست‌شناسی و پزشکی می‌گشاید.
این مطالعه در ELife منتشر شده است.
