تک سلولی (Unicellular)

تعریف تک سلولی (Unicellular):

ارگانیسم تک سلولی موجودی است که از یک سلول تشکیل شده است. این بدان معنی است که تمام فرآیندهای حیات و زندگی مانند تولید مثل، تغذیه، هضم و دفع در یک سلول اتفاق می‌افتد. آمیب‌ها (Amoebas)، باکتری‌ها (bacteria)‌ و پلانکتون‌ها (plankton)‌ تنها برخی از انواع موجودات تک سلولی هستند. آن‌ها معمولاً میکروسکوپی هستند و با چشم غیر مسلح دیده نمی‌شوند.

وظایف موجودات تک سلولی

سلول‌ها را بلوک‌های سازنده حیات می‌نامند زیرا اغلب با یکدیگر ترکیب می‌شوند و موجودات چند سلولی مانند گیاهان یا حیوانات را تشکیل می‌دهند. با این حال، برخی از موجودات تنها از یک سلول تشکیل شده‌اند. به این موجودات تک سلولی (unicellular organisms) می‌گویند. اگرچه موجودات تک سلولی بسیار کوچکتر از سایر موجودات هستند اما می‌توانند برخی از فعالیت‌های پیچیده مشابه موجودات چند سلولی را انجام دهند.

بسیاری از موجودات تک سلولی در محیط‌های دارای شرایط شدید (extreme environments) مانند چشمه‌های آب گرم، دریچه‌های اقیانوسی حرارتی، یخ‌های قطبی و تاندرای یخ زده (frozen tundra) زندگی می‌کنند. این موجودات تک سلولی اکسترموفیل (Extremophiles) نامیده می‌شوند. اکستروموفیل‌ها در برابر درجه حرارت شدید یا pH مقاوم هستند و به ویژه، برای زندگی در مکان‌هایی که موجودات چند سلولی نمی‌توانند در آن‌ها زنده بمانند سازگار هستند.

این ویژگی منحصر به فرد به دانشمندان اجازه می‌دهد تا از موجودات تک سلولی به روش‌هایی که قبلا تصور می‌شد، استفاده کنند. هنگامی که Thermus aquaticus در آب جوش یک چشمه آب گرم پارک یلوستون (Yellowstone Park) کشف شد، دانشمندان از آنزیم ویژه آن که TAQ پلیمراز بود،‌ برای تکثیر میلیارد‌ها بار DNA در مدت تنها چند ساعت استفاده کردند.

بدون این کشف، علم پزشکی قانونی و آزمایش ژنتیک آن طور که در حال حاضر می‌شناسیم، وجود نداشت. سایر اکسترموفیل‌ها برای درمان آرتریت (arthritis) و بیماری‌های خود ایمنی، ساخت کاغذ، بازیافت مواد زائد و مقاومت در برابر تشعشع استفاده شده‌اند.

با این حال، همه موجودات تک سلولی (Unicellular) اکستروموفیل نیستند. بسیاری از گونه‌ها در همان محدوده باریکی از شرایط حیات مانند موجودات چند سلولی زندگی می‌کنند اما همچنان چیزهایی را تولید می‌کنند که برای تمام اشکال حیات روی زمین ضروری است.

به عنوان مثال، فیتوپلانکتون (phytoplankton) نوعی ارگانیسم تک سلولی (Unicellular) است که در اقیانوس زندگی می‌کند. آن‌ها نه تنها اساس زنجیره غذایی اقیانوس‌ها هستند، بلکه فیتوپلانکتون‌ها همچنین بیشتر اکسیژن جو زمین را تامین می‌کنند. بدون آن‌ها، انسان‌ها نمی‌توانند نفس بکشند، گیاهان نمی‌توانند رشد کنند و حیات به طور کامل وجود نخواهد داشت.

انواع موجودات تک سلولی

دانشمندان از طبقه بندی برای دسته بندی همه موجودات زنده به گروه‌ها بر اساس ویژگی‌های خاص آن‌ها استفاده می‌کنند. دامین (domain) بالاترین رتبه در طبقه بندی (taxonomy) است که می‌تواند به سلسله‌های (kingdoms) خاص‌تر تقسیم شود. در مجموع شش سلسله وجود دارد و چهار مورد از آن‌ها صرفاً بر موجودات تک سلولی تمرکز دارند. سپس آن چهار نوع را می‌توان به دو گروه تقسیم کرد: موجودات یوکاریوتی (eukaryotic) یا پروکاریوتی (prokaryotic).

یوکاریوت‌ها منحصر به فرد هستند زیرا می‌توانند تک سلولی (Unicellular) یا چند سلولی باشند. با این حال، یک سلول باید دارای اندامک‌هایی متصل به غشاء باشد تا در این دسته قرار گیرد. این سلول‌ها دارای هسته‌ای هستند که در آن DNA ذخیره می‌شود، میتوکندری برای انرژی و سایر اندامک‌ها برای انجام عملکرد سلولی حضور دارند.

برعکس، پروکاریوت‌ها از یک سلول منفرد تشکیل شده‌اند که اندامک‌های متصل به غشاء ندارند. DNA آزادانه در سیتوپلاسم شناور است زیرا هسته‌ای وجود ندارد. ارگانیسم همچنین مجبور است خود را با روش‌های دیگر انجام تولید مثل، تغذیه و دفع مواد زائد سازگار کند زیرا هیچ اندامک تخصصی ندارد.

پروکاریوت‌ها (Prokaryotes)

Archaeabacteria (آرکی باکتری‌ها): این سلسله در ابتدا به عنوان باکتری طبقه‌بندی می‌شد اما دانشمندان بعداً متوجه شدند که این موجودات واقعاً میکروب‌های تک سلولی هستند. چیزی که آرکی ‌باکتری‌ها را منحصر به‌ فرد می‌کند این است که این موجودات در شرایطی رشد می‌کنند که تعداد کمی از موجودات دیگر می‌توانند در آن‌ها رشد کنند مانند صحراها و تندراها. به همین دلیل، آرکی‌ باکتری‌ها را اکسترموفیل می‌دانند. با این حال، آن‌ها همچنین می‌توانند در محیط‌های معمولی از جمله خاک، اقیانوس‌ها و روده بزرگ انسان زنده بمانند.

این تنوع باعث پیشرفت در پزشکی و فناوری شده است. Pyrococcus – گونه ای که می‌تواند در دمای بیش از 100 درجه سانتیگراد عملکرد خود را حفظ کند – امکان پردازش مواد غذایی در دماهای بسیار بالا، مانند آب پنیر و سایر محصولات لبنی را فراهم می‌کند. آرکی ‌باکتری‌های دیگر به ‌طور بالقوه کلید کشف سویه جدیدی از آنتی‌بیوتیک‌ها را دارند. آن‌ها از نظر ساختار با آنتی بیوتیک‌های باکتریایی متفاوت هستند، بنابراین می‌توانند در بیماران متفاوت از آنتی بیوتیک‌هایی که در حال حاضر تجویز می‌شوند، عمل کنند.

Eubacteria (یوباکتری‌ها): بیشتر موجودات موجود در این سلسله باکتری‌های تک سلولی هستند. اگرچه آن‌ها معمولاً اکستروموفیل در نظر گرفته نمی‌شوند، باکتری‌ها تقریباً در همه جای زمین یافت می‌شوند. مردم اغلب زمانی که به باکتری‌ها فکر می‌کنند، یاد بیماری‌ها یا میکروب‌ها می‌افتند، اما بیشتر یوباکتری‌ها مفید هستند. آن‌ها را می‌توان در ماست، پنیر و سایر غذاهایی که به هضم غذا کمک می‌کنند، یافت.

امروزه باکتری‌ها اساس بسیاری از آنتی بیوتیک‌های موجود هستند. اگر این آنتی بیوتیک‌ها وجود نداشتند، میزان مرگ و میر حتی برای کوچک‌ترین بیماری نیز افزایش می‌یافت. اریترومایسین (Erythromycin)، دارویی ساخته شده از باکتری‌های خوب و مفید، اغلب برای مبارزه با باکتری‌های مضر از طریق متوقف کردن تولید پروتئین و تکثیر تجویز می‌شود.

فراتر از مصارف دارویی، باکتری‌ها مواد مرده و پوسیده را به مواد مغذی تجزیه می‌کنند. هر موجودی روی زمین از این امر سود می‌برد، به ویژه زمانی که پیشرفت‌های صنعتی (و بلایا) رخ می‌دهد.

به عنوان مثال، سودومونا (Pseudomona) باکتری است که نشت مواد نفتی در اقیانوس و خاک را تخریب می‌کند. سایر باکتری‌ها آلودگی فلزات سنگین را تجزیه کرده و مواد مضر را در فرآیند تصفیه فاضلاب تصفیه می‌کنند.

یوکاریوت‌ها (Eukaryotes)

‌ پروتوزوآ (Protozoa): این سلسله فقط از موجودات تک سلولی تشکیل شده است. آن‌ها در اشکال و اندازه‌های مختلفی وجود دارند، در محیط‌های مختلفی زندگی می‌کنند و اهداف مختلفی دارند. برخی کاملا بی‌ضرر هستند اما برخی دیگر می‌توانند انگلی بوده و باعث بیماری شوند.

یکی از انواع تک سلولی‌های بی ضرر آمیب (amoeba) است. آمیب یک شکارچی تک سلولی است که در محیط‌های مرطوب از جمله پوشش گیاهی در حال پوسیدن، خاک مرطوب یا درون انسان زندگی می‌کند. اگرچه تک سلولی هستند اما می‌توانند گوشت ‌خوار، گیاه‌ خوار یا همه چیز خوار باشند.

آن‌ها با شکار موجودات کوچکتر، مانند باکتری‌هایی که روی گیاهان پوسیده زندگی می‌کنند، غذا به دست می‌آورند. آمیب‌ها به دلیل شاخک‌های عروس دریایی مانند خود به نام شبه‌پودیا (pseudopodia) مهارت‌های شکار بالایی دارند. آن‌ها از این شاخک‌ها برای حرکت، لمس و گرفتن طعمه خود استفاده می‌کنند. هنگامی که طعمه بلعیده می‌شود، آنزیم‌های داخل آمیب آن را هضم می‌کنند و سپس با فشار دادن آن از طریق غشاء، ضایعات را از بین می‌برند.

اسپروزوئرها (Sporozoans) انواعی از تک سلولی‌ها (protozoa) هستند که اکثر مردم سعی می‌کنند از آن‌ها دوری کنند. این تک سلولی‌ها بسیار انگلی هستند و باعث ایجاد مالاریا در پرندگان و پستانداران می‌شوند. پشه‌های میزبان که قبلاً به مالاریا آلوده شده‌اند، مسئول تزریق اسپروزوئرها به جریان خون هستند که باعث عفونت مالاریا می‌شوند. امروزه افراد بیشتری نسبت به سایر بیماری‌ها از مالاریا رنج می‌برند، به ویژه در آفریقا که شرایط طبیعی گرم برای رشد و سرایت ایده آل است.

Protista (پروتیستا): سلسله Protista اخیراً به پنج ابر گروه تقسیم شده است که پروتیست‌ها را بر اساس نحوه حرکت و نحوه تغذیه آن‌ها طبقه بندی می‌کنند. برخی از آن‌ها بر اساس ویژگی‌هایی که از خود نشان می‌دهند شبیه حیوانات، گیاه مانند یا قارچ هستند. این سلسله دارای برخی از مهم ترین موجودات تک سلولی روی این سیاره است، مانند فیتوپلانکتون (phytoplankton) و اوگلنا (euglena).

فیتوپلانکتون‌ها پروتیستای تک سلولی هستند که در محیط‌های آبی چه شور و چه تازه زندگی می‌کنند.

 برخی از آن‌ها باکتری هستند اما بیشتر آن‌ها موجودات تک سلولی و گیاهی هستند. دیاتوم‌ها (Diatoms) و جلبک‌های سبز دو نمونه عالی از فیتوپلانکتون‌ها هستند. آن‌ها شبیه گیاهان زمینی هستند زیرا از فتوسنتز برای انرژی شیمیایی استفاده می‌کنند، فرآیندی که از دی اکسید کربن استفاده کرده و اکسیژن آزاد می‌کند.

هنگامی که شرایط ایده آل باشد، جمعیت‌های فیتوپلانکتون به چیزی که به عنوان شکوفه (bloom) شناخته می‌شود تبدیل می‌شوند. این شکوفه‌ها بسیار بزرگ بوده و مدت طولانی زنده می‌مانند و در واقع بیشتر اکسیژن موجود روی زمین را تامین می‌کنند.

اوگلنا منحصر به فرد است زیرا مانند یک هیبرید (hybrid) گیاهی و حیوانی تک سلولی (Unicellular) است. آن‌ها می‌توانند غذای خود را مانند یک گیاه درست کنند اما می‌توانند مانند یک حیوان نیز غذا بخورند. بیشتر اوگلناها سبز هستند زیرا وقتی نور کافی برای فتوسنتز وجود ندارد جلبک‌های سبز را می‌خورند. هنگامی که فتوسنتز می‌تواند رخ دهد، انتشار اکسیژن حاصله با این مقدار در فیتوپلانکتون برابر است.

نمونه‌هایی از موجودات تک سلولی

دیاتوم‌ها (Diatoms)

دیاتوم‌ها رایج ترین نوع فیتوپلانکتون‌ها هستند. دانشمندان بر این باورند که آن‌ها مهم ترین گروه موجودات زنده در کل سیاره هستند زیرا یک چهارم از کل اکسیژن موجود را تولید می‌کنند. آن‌ها پوسته شفاف شیشه مانندی می‌سازند که بسته به گونه دیاتوم‌ها از نظر شکل، اندازه و طرح متفاوت است. اگرچه تک سلولی هستند اما می‌توانند با پیوستن به یکدیگر کلونی (colony) تشکیل دهند و حتی اکسیژن بیشتری را با هم تولید کنند. کلنی‌ها می‌توانند به شکل روبان، زیگزاگ یا حتی ستاره باشند.

مخمر (Yeast)

مخمر یکی از معدود موجودات تک سلولی است که در سلسله قارچ‌ها قرار می‌گیرد. بیشتر در مناطق قندی مانند سطح روی شهد گل و میوه‌ها یافت می‌شود. انواع مختلفی از مخمر وجود دارد و بسیاری از آن‌ها برای تهیه نان، آبجو و شراب استفاده می‌شوند. مخمر اخیراً برای تولید اتانول نیز دستکاری شده است که منجر به ایجاد روش‌های جدید و بهبود در منابع سوخت‌های محیطی می‌شود.

کپک مخاطی (Slime Molds)

کپک مخاطی یکی از منحصر بفردترین موجودات تک سلولی هستند. آن‌ها سال‌ها قارچ محسوب می شدند اما دانشمندان اخیراً متوجه شدند که آن‌ها کاملاً نامرتبط از قارچ‌ها هستند. اگرچه تک سلولی هستند اما با هم تجمیع شده و یک ساختار غول پیکر سلول مانند با چندین هسته را تشکیل می‌دهند. از آن جایی که این “سلول” بسیار بزرگ است، دانشمندان را قادر می‌سازد تا تعاملات سلولی را راحت تر درک کنند.

مطالعه صدها مطلب علمی در حوزه بیولوژی

آرشیو جدیدترین خبرهای روز دنیای بیولوژی

مترجم: فاطمه فریادرس