احتمال وجود میکروب‌های مقاوم روی مریخ

میکروب‌های جان سخت. عکس: کنسرسیوم نجوم زیست‌شناسی مریلند(ناسا و اس تی اس سی ای)

بر اساس تحقیقات گروهی از اخترشناسان و میکروب شناسان این گونه‌ی خاص از میکروب‌های مقاوم که در سخت‌ترین شرایط زیست محیطی زمین زندگی می‌کنند می‌توانند در محیط سرد مریخ و برخی سیارات دیگر نیز زندگی کنند.

در یک تحقیق آزمایشگاهی دو ساله محققان دریافتند که برخی از موجودات ذره بینی سازگار با شرایط سرد می‌توانند در دمای منفی یک درجه‌ی سانتی گراد نه تنها زندگی بلکه تولید مثل کنند. این میکروب‌ها نوعی مکانیسم دفاعی دارند که آن‌ها را در دماهای پایین محافظت می کند. اعضای این گروه تحقیقاتی به طور مشترک از اخترشناسان موسسه‌ی علوم تلسکوپ فضایی و میکروب شناسان قسمت میکروب شناسی مرکز مارین در بالتیمور؛ متعلق به بخش میکروب شناسی دانشگاه مریلند  هستند و نتایج تحقیق آن‌ها در وب سایت مجله‌ی جهانی آستروبیولوژی آمده است.

نیل رید یکی از اخترشناسان موسسه علوم تلسکوپ فضایی که رهبری گروه تحقیق را به عهده دارد، در این باره می گوید: دانستن پایین‌ترین حد دما برای زندگی اهمیت زیادی دارد زیرا هم در منظومه‌ی شمسی و هم در کهکشان راه شیری محیط‌های سرد بیش از محیط‌های گرم یافت می شود. وی در ادامه می افزاید: نتایج تحقیقات ما نشان می‌دهد که کم‌ترین دمایی که این میکروب‌ها می‌توانند در آن رشد کنند پایین‌تر از دمای برخی از نقاط مریخ است و میکروب‌ها می‌توانند به خصوص در زیر سطح مریخ به بقای خود ادامه داده و رشد کنند. این امر محدوده‌ای را که در منظومه شمسی  قابل سکونت برای موجودات زنده است به سیاراتی مانند مریخ گسترش می‌دهد.

بیشتر ستارگان کهکشان ما سردتر از خورشید هستند. پس محدوده‌ای در اطراف آنها که امکان به وجود آمدن حیاتی همانند حیات بر روی زمین وجود دارد که به کمربند حیات معروف است کوچک‌تر و نازک‌تر است و در نتیجه تعداد سیارات سرد از تعداد سیارات گرم بیشتر است. در این تحقیق دو ساله دانشمندان پایین‌ترین دماها را روی دو نوع از تک سلولی‌ها آزمایش کردند: هالوفیل‌ها و متانوژن‌ها. این دو گونه متعلق به نوعی از میکروب‌ها به نام اکسترموفیل‌ها هستند. آن‌ها این گونه نام گذاری شده‌اند زیرا در چشمه‌های اب داغ، محیط‌ای اسیدی، دریاچه‌های نمک و کلاهک‌های قطبی زندگی می‌کنند. جایی که انسان ها، جانوران و گیاهان نمی‌توانند زندگی کنند. هالوفیل‌ها در آب‌های شور مانند دریاچه‌ی بزرگ نمک رشد می‌کنند و نوعی سیستم بازسازی دی.ان.ای دارند که آن‌ها را در برابر مقادیر بالای تابش محافظت می‌کند. متانوژن‌ها قادر به رشد در محیط‌هایی با ترکیبات ساده از قبیل کربن و هیدروژن هستند. آن ها انرژی مورد نیاز خود را از این مواد تامین کرده و فضولاتشان را به صورت متان به محیط می‌دهند.

هالوفیل‌ها و متانوژن‌هایی که در این آزمایش مورد استفاده قرار گرفت از دریاچه های قطب جنوب بود. در این آزمایش هالوفیل‌ها تا دمای منفی یک درجه‌ی سانتی گراد رشد قابل توجهی داشتند و متانوژن‌ها نیز تا دمای منفی دو درجه سانتی گراد فعال بودند.

شیلا دیتیا داسارما پروفسور و رهبر تیم در مرکز بیوتکنولوژی مارین در موسسه‌ی بیوتکنولوژی دانشگاه مریلند در این باره می‌گوید:ما حد پایین دما برای زندگی در این موجود را چند درجه سانتی گراد کاهش داده‌ایم. ما مدت زمان محدودی برای رشد نمونه کشت شده (در حد چندین ماه) در اختیار داشتیم، اگر زمان رشد را افزایش دهیم من فکر می‌کنم می‌توانیم حد دما را پایین‌تر بیاوریم و آن‌ها در دماهای کم‌تر نیز بتوانند زندگی کنند. آب نمکی که به عنوان محیط کشت به کار می‌رود می‌تواند تا دمای ۲۸- درجه سانتی گراد مایع باقی بماند پس توانایی رشد میکروب‌ها در دماهای پایین تر نیز وجود دارد.

دانشمندان از کشف هالوفیل‌ها و متانوژن‌هایی که قابلیت محافظت خود در برابر این سرمای منجمد کننده را داشتند متعجب شدند. برخی باکتری‌های قطب جنوب نیز رفتار مشابهی از خود نشان می‌دهند.

داسارما در ادامه توضیح می دهد: این موجودات قابلیت انطباق پذیری بالایی دارند و در دماهای پایین به صورت گروه‌های سلولی دور هم جمع می‌شوند. این نتیجه بسیار جالب توجه است که بیان می‌کند سلول ها وقتی دما خیلی  برای رشد پایین می‌آید دور هم جمع می شوند و به صورت یک جمعیت برای بقا تلاش می‌کنند. این اولین بار است که چنین پدیده‌ای در اکسترموفیل‌های قطب جنوب که در دماهای پایین زندگی می‌کنند دیده می‌شود.

دانشمندان این اکسترموفیل‌ها را برای تحقیق انتخاب کردند زیرا توانایی زندگی در سیاره‌ی سرد و خشک مریخ را دارند. هالو فیل‌ها می‌توانند زیر سطح مریخ یعنی جایی که اب شور می‌تواند در دمای زیر صفر مایع باقی بماند زندگی کنند. متانوژن‌ها می‌توانند در سیاره‌ی مریخ بدون اکسیژن زندگی کنند. در واقع برخی از دانشمندان گمان می‌کنند متان اندکی که در جو مریخ وجود دارد متانوژن‌ها به وجود آورده‌اند.

پروفسور داسارما می گوید: این کشف ثابت می‌کند مطالعات دقیق علمی  روی اکسترموفیل‌ها در زمین می‌تواند سرنخ‌هایی از چگونگی وجود حیات در جاهای دیگر جهان به ما بدهد. هدف بعدی دانشمندان کامل کردن نقشه‌ی ژنتیکی همه‌ی اکسترموفیل‌ها است. با صورت برداری کردن از همه‌ی ژن‌ها دانشمندان می‌توانند متوجه شوند که هر ژن چه وظیفه‌ای دارد و ژن‌هایی که این موجودات را از سرما محافظت می‌کند به طور دقیق بشناسند.

بسیاری از اکسترموفیل‌ها در واقع تکامل یافته‌ی بقایای نوعی موجودات زنده به نام ارچا هستند که ممکن است از اولین موجودات زنده‌ی ساکن زمین در 3.5 میلیارد سال قبل  باشند. احتمال وجود این اکسترموفیل‌های مقاوم در بسیاری از نقاط جهان وجود دارد. مثل حدود 200 سیاره‌ی فراخورشیدی که تاکنون کشف شده‌اند. این سیارات محیط‌های بسیار متفاوتی دارند. از سیارات نزدیک به ستاره‌ی مادر با دمای سطحی بالا (تا 1000 درجه سانتی گراد) که به آن‌ها مشتری‌های داغ گفته می‌شود گرفته تا غول‌های گازی عظیمی که در فاصله ی دور‌تری از ستاره‌ی مادر (همانند مدار مشتری) قرار دارند با دمای سطحی منفی 150 درجه‌ی سانتی گراد. این اختلاف دمایی زیاد در سیارات دانشمندان را به این فکر واداشت که کدام محیط برای زندگی مناسب است. یک عامل کلیدی برای فهمیدن این موضوع به دست آوردن کم‌ترین و بیش‌ترین دمایی است که موجودات می‌توانند در آن زندگی کنند.

اگرچه شرایط جوی مریخ برای حیات دشوار است، اما شباهت‌هایی با شرایط سخت نقاط سرد زمین دارد. تحقیقات جدید در محیط زیست  جنوبگان فعالیت‌های میکروبی قابل توجهی را نشان داده است. پروفسور داسارما می‌گوید: ارچاها و و باکتری‌هایی که با این شرایط سخت سازگار شده‌اند بهترین کاندیداهای زمینی هستند که توانایی ایجاد حیات در جایی غیر از زمین را دارند. دانستن روش‌ها و حد سازگاری آن‌ها می‌تواند به ما دید بهتر و عمیق‌تری نسبت به محیط‌های مناسب برای زندگی بدهد.

تحقیقات این تیم تحت حمایت مدیر بودجه‌ی تحقیقات موسسه‌ی علوم تلسکوپ فضایی، موسسه جهانی علم و انجمن تحقیق استرالیا انجام شده است. یکی از پنج مرکز تشکیل دهنده‌ی موسسه بیوتکنولوژی  دانشگاه مریلند، مرکز تحقیقات بیوتکنولوژی مارین واقع در بالتیمور است که با استخدام محققانی که درخواست استفاده از ابزارهای پیشرفته بیولوژی و بیوتکنولوژی این مرکز را دارند آنها را حمایت می‌کند.

به همراه مراکز تحقیقاتی بالتیمور، راک ویل و کالج پارک، موسسه‌ی بیوتکنولوژی دانشگاه مریلند جدیدترین موسسه از بین موسساتی است که سیستم دانشگاهی مریلند را تشکیل می‌دهد و بیستمین سالی است که خدمات خود را به مریلند و دنیا ارائه می نماید. این مرکز رتبه‌ی هشتاد و پنجم را در بین دانشکده ها داراست و بودجه‌ی سال 2006 آن 60 میلیون دلار بود. مدیر با تجربه ی  این مرکز  دکتر جنی.سی.هانتر-سورای میکروبیولوژیست است

برای اطلاعات بیشتر:

  http://www.umbi.umd.edu