بنابر پژوهش‌های تازه‌ی صورت‌گرفته در دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی، به‌نظر می‌رسد که حیات قادر به سازمان‌دهی موجوداتی است که می‌توانند به طرق گوناگون در برابر فشارهای محیط‌های افراطی از قبیل چشمه‌های جوشان اسیدی و معادنی با فلزات سنگین مقامت کنند!

نه، این اصلاً غیرممکن نیست؛ با خوندن این مطلب می فهمیم که ممکن شده!

باکتری‌ها، جانداران تک سلولی ساده‌ای‌اند که در محیط‌های گوناگون سازوکارهای متفاوتی را برمی‌گزینند. به‌طور مثال یک باکتری جان‌سخت، زندگی در چشمه‌ی آب گرمی در نزدیکی کوه وزووی ایتالیا را انتخاب کرده و در آن‌جا مستقیماً با خوردن اورانیوم و کسب انرژی از آن، با سمیّت این فلز سنگین در نبرد است! اما جاندار تک سلولی دیگری که محیط منتخبش روی تپه‌های در حال سوختن در نزدیکی یک معدن متروک اورانیوم در آلمان است، برای جلوگیری از مرگ، مسیر دیگری را یافته و با ایجاد حالت خفته یا خاموش کردن فرایندهای سلولی‌اش، که نوعی کمای سلولی به‌شمار می‌آید با سطوح سمی اورانیوم محیط اطرافش دست و پنجه نرم می‌کند.

نوعی از باکتری‌های افراطی دوست، موسوم به «متالوسفرا سِدولا» در چشمه‌ی آب گرمی در نزدیکی کوه وزووی ایتالیا در محیطی آغشته به اورانیوم زندگی می‌کنند.

آیا این شگفت‌آور نیست که دو پاسخ کاملاً متفاوت به‌ فشار محیطی یکسان از دو تک سلولی که به لحاظ ژنتیکی 99/99 درصد مشابه هستند سر زده است؟! این پژوهش با مطالعه‌ی جاندارانِ مطابقت‌یافته با شرایط افراطی محیطی، که در زیست‌شناسی به آن‌ها آرکی‌باکتر گفته می‌شود، به ما می‌آموزد که موجودات زنده با به‌ کارگیری سازوکارهای متفاوتی برای سازگاری با محیط اطرافشان برای بقا می‌جنگند. پژوهشگران این مطالعه، دو خویشاوند بسیار نزدیک از آرکی‌باکترهای ترمواسیدوفیل - باکتری‌های افراطی دوستی که در چشمه‌های جوشان اسیدی با دمای بیش از 70 درجه سلسیوس زندگی می‌کنند – را که اورانیوم را خالص‌سازی می‌کنند، آشکار کردند. یکی از آن‌ها، متالوسفرا سِدولا، از اورانیوم برای تأمین سوخت و انرژی مورد نیازش استفاده می‌کند. این اولین گزارش در رابطه با جانداری است که قادر به استفاده‌ی مستقیم از اورانیوم به‌عنوان یک منبع انرژی است. در حقیقت، این رویداد می‌تواند مسیر تازه‌ای برای استفاده‌ی جانداران تک سلولی از معدن اورانیوم باشد که فلز را از سنگ معدن آن استخراج می‌کنند! چنین عملی طی فرایند زیستی موسوم به  زیست فروشوی یا بیولیچینگ (bioleaching) که به استخراج برخی عناصر، از سنگ‌های معدنی با استفاده از باکتری‌ها اشاره دارد، به‌وقع می‌پیوندد.

اما باکتری دیگر یعنی متالوسفرا پرونیا، که دوقلوی ژنتیکی متالوسفرا سِدولا به‌حساب می‌آید، واکنش بسیار متفاوتی از خود نشان می‌دهد. این باکتری در مواجهه با اورانیوم به حالت خفته می‌رود یعنی فرایندهای حیاتی سلول متوقف شده و سلول قادر به رشد نخواهد بود. هنگام پایان تهدیدهای سمی، باکتری متالوسفرا پرونیا، فرایندهای حیاتی خود را از نو راه‌اندازی می‌کند و به وضعیت نرمال باز می‌گردد. به‌زعم یکی از پژوهشگران این مطالعه، باکتری پرونیا با اندکی جهش ژنتیکی یا تغییرات در ژنومش، یک انشعاب از باکتری سدولا است، که هنگام رویارویی با فلزات سمی سنگین به آن اجازه بروز واکنش متفاوتی می‌دهد. این یافته‌ها هم‌چنین به درک چگونگی گسترش مقاومت آنتی‌بیوتیک‌ها و عملکردشان در برابر پاتوژن‌ها - عوامل بیماری‌زا - منجر می‌شود.

حالا که پژوهشگران می‌توانند ژنوم‌ها‌ - کل محتوای ژنتیکی سلول - را به آسانی مقایسه کنند، چطور جانداران تک سلولی را طبقه‌بندی می‌کنند؟ در حقیقت، در تعریف کلاسیک این دو تک سلولی‌ گونه‌های متفاوتی نیستند چرا که ژنوم آن‌ها تقریباً همانند است؛ با این وجود آن‌ها در رویارویی با شرایط افراطی و تحت فشار، ویژگی‌های ظاهری یا سبک حیاتی بسیار متفاوتی را از خود بروز می‌دهند. در ادامه‌ی این پژوهش، گروه به مدل جدیدی برای جانداران تک سلولی هنگام مواجهه با محیط زیستی که برای آن‌ها می‌تواند به شکل‌های دیگری مرگ‌بار باشد، برخورد کردند.

 دانشمند/ شماره591

نیلوفر فشنگ ساز