زندگی در یک مکان غیرممکن؛ میکروب‌هایی که در آتشفشان‌های زیر دریا زندگی می‌کنند
زندگی در اعماق دریا محدودیت‌ها را به چالش می‌کشد، جایی که میکروب‌ها در محیط‌هایی شکوفا می‌شوند که شیمی زمین برای بقاء بسیار سخت به‌نظر می‌رسد.
فرادید| در یک مطالعه جدید، پالاش کوماوات، نویسنده اصلی از دپارتمان علوم زمین دانشگاه برمن و تیمش بررسی کردند که چگونه میکروب‌ها توانسته‌اند در یکی از خشن‌ترین محیط‌های زیرآبی زمین زنده بمانند.
به گزارش فرادید، PH این محل برابر ۱۲ است که آن را به یکی از قلیایی‌ترین محیط‌هایی که تاکنون ثبت شده تبدیل می‌کند و شرایطی ایجاد می‌کند که به شدت برای زندگی دشوار است. با توجه به اینکه سلول‌های زنده در این محیط بسیار کم هستند، شناسایی DNA اغلب غیرممکن است. پژوهشگران به جای آن از تکنیک‌های تحلیل ردیابی استفاده کردند که به اندازه کافی حساس هستند تا حتی ضعیف‌ترین سیگنال‌های بیوشیمیایی را تشخیص دهند.
کوماوات می‌گوید: «اما ما توانستیم چربی‌ها را شناسایی کنیم. با کمک این نشانگرها توانستیم بینشی نسبت به استراتژی‌های بقاء میکروب‌هایی که متان و سولفات را متابولیزه می‌کنند در این محیط سخت به دست آوریم.»
سرنخ‌های میکروبی پنهان در شیمی اعماق دریا
زندگی میکروبی در اعماق اقیانوس نقش مهمی در چرخه جهانی کربن دارد و کربن و عناصر دیگر را در اعماق پردازش می‌کند. جامعه‌های میکروبی که توسط تیم کوموات شناسایی شدند، انرژی‌شان را از نور خورشید نمی‌گیرند بلکه از مواد معدنی سنگ‌ها و گازهایی مانند دی‌اکسید کربن و هیدروژن بهره می‌برند و در این فرآیند متان تولید می‌کنند، گازی که نقش مهمی در اثر گلخانه‌ای دارد. این واکنش‌های بیوشیمیایی، مستقل از اقیانوس بالایی رخ می‌دهند و نشان می‌دهند این میکروب‌ها در یک اکوسیستم خودکفا عمل می‌کنند.
مولکول‌های لیپیدی همچنین به شناسایی این که آیا میکروب‌ها زنده هستند یا بقایای جامعه‌های میکروبی قدیمی کمک می‌کنند. مولکول‌های دست‌نخورده نشان‌دهنده سلول‌های فعال یا به‌تازگی زنده هستند، در حالی که مولکول‌های تخریب‌شده نشان‌دهنده «ژئومولکول‌های» فسیل‌شده از گذشته‌های دور است.
کوماوات توضیح می‌دهد که ترکیب داده‌های ایزوتوپی با نشانگرهای لیپیدی شواهدی از جمعیت‌های میکروبی مدرن و باستانی در این محیط خصمانه ارائه می‌دهد. او می‌گوید: «این تمایز به ما کمک می‌کند وقتی در مناطقی با زیست‌توده بسیار کم و کمبود مواد مغذی کار می‌کنیم.»
کشف حیات در مرزهای امکان
فلورنس شوبوتس، همکار و شیمی‌دان، بر شگفت‌انگیز بودن این کشف تأکید کرده و گفته: «آنچه در مورد این یافته‌ها جالبست اینست که حیات در شرایط سخت مانند pH بالا و غلظت پایین کربن آلی حتی ممکن است. تا کنون، وجود میکروب‌های تولیدکننده متان در این سیستم تنها فرض می‌شد و تأیید مستقیم آن ممکن نبود. جدای این، دریافت بینش از چنین زیستگاه میکروبی هیجان‌انگیز است، زیرا ما گمان می‌کنیم حیات نخستین می‌توانست درست در چنین مکان‌هایی آغاز شود.»
نمونه‌های تیم از هسته‌های رسوبی جمع‌آوری‌شده در سال ۲۰۲۲ طی مأموریت SO ۲۹۲/۲ روی کشتی تحقیقاتی Sonne به دست آمده است. در طول این مأموریت، دانشمندان آتشفشان‌های گِل ناشناخته‌ای در منطقه پیش‌کمان ماریانا کشف کردند و توانستند نمونه‌ها را مستقیم از آن‌ها جمع‌آوری کنند.
این پژوهش بخشی از پروژه برجسته «کف اقیانوس، مرز ناشناخته زمین» است. کوماوات و همکارانش اکنون قصد دارند این میکروب‌ها را در محیط‌های کنترل‌شده پرورش دهند تا بیشتر درباره چگونگی تأمین مواد مغذی و بقاء آن‌ها در چنین محیط‌های نامطلوب مطالعه کنند.
مترجم: زهرا ذوالقدر
