5 دقیقه
یک استراتژی سم‌زدایی تازه توصیف‌شده به یک کرم عمق‌دریایی اجازه میدهد تا در برخی از خصمانه‌ترین زیستگاه‌های شیمیایی کرهٔ زمین به خوبی رشد کند. پژوهشگرانی به سرپرستی چائولون لی در مؤسسهٔ اقیانوس‌شناسی آکادمی علوم چین گزارش می‌دهند که انگلی لوله‌ای Paralvinella hessleri آرْسِنیک را جمع‌آوری کرده و سپس آن را با سولفید ترکیب می‌کند تا رسوبات ریز یک کانی زرد — اورپیمنت — را درون سلولهای پوستی خود بسازد. این مطالعه که در ۲۶ اوت ۲۰۲۵ در نشریهٔ دسترسی آزاد PLOS Biology منتشر شد، با تکیه بر میکروسکوپی، آنالیزهای ژنتیکی و شیمیایی نشان میدهد چگونه این مکانیزم «مبارزه با سم توسط سم» بقای این جاندار در تهچاههای هیدروترمال را ممکن می‌سازد.
زمینهٔ تهچاههای هیدروترمال و چالش زیستی
تهچاههای هیدروترمال شکاف‌هایی در کف دریا هستند که مایعات فوق‌گرم و غنی از مواد معدنی را از خود بیرون می‌دهند. این سواحل شیمیایی در سطح جهانی به‌عنوان هات‌اسپات‌های انرژی شیمیایی اهمیت دارند و از جوامع منحصر به فردی از باکتری‌ها، کرم‌ها، حلزون‌ها و سایر بی‌مهرگان پشتیبانی می‌کنند. اما مایعات ته‌چاه‌ها حاوی ترکیبات خطرناکی مانند هیدروژن سولفید و فلزات محلول، از جمله آرسنیک، نیز هستند. در بخش غربی اقیانوس آرام، Paralvinella hessleri در داغ‌ترین و از نظر شیمیایی شدیدترین مناطق اقامت دارد، جایی که آرسنیک محیطی میتواند در بافت‌های کرم تجمع یابد — گاهی بیش از ۱٪ از جرم بدن.
درک نحوه تحمل چنین غلظت‌هایی توسط جانوران تهچاه به پرسش‌های گسترده‌تری دربارهٔ فیزیولوژی اکستریموفیل‌ها، چرخهٔ عناصر در بستر دریا و راهبردهای تکاملی جانداران برای مقابله با محیطهای سمی کمک می‌کند.
روش‌های مطالعه و کشف
لی و همکارانش میکروسکوپی نوری و الکترونی با دقت بالا را با آنالیزهای DNA، پروتئین و شیمیایی ترکیب کردند تا توزیع و حالت شیمیایی آرسنیک درون P. hessleri را پیگیری کنند. روش‌های طیفسنجی، از جمله آنالیز رامان، برای شناسایی ماهیت دانه‌های زرد درون‌سلولی که پژوهشگران زیر میکروسکوپ مشاهده کردند، حیاتی بود. این گرانول‌های کروی و درخشان به‌عنوان تجمعات معدنی اورپیمنت (سولفید آرسنیک، As2S3) مشخص شدند.
چگونه واکنش رخ میدهد
تیم پژوهشی پیشنهاد می‌کند که آرسنیک گرفته‌شده از مایعات تهچاه به‌صورت ذرات یا کونژوگیت‌ها در سلولهای اپیدرمی انباشت میشود. آنجا، مواجهه با سولفید فراوان از مایعات اطراف تهچاه — و احتمالاً سولفیدی که به‌صورت بیوشیمیایی از داخل تأمین میشود — تشکیل کریستالهای اورپیمنت را تسهیل می‌کند. با تبدیل آرسنیک محلول یا واکنشپذیر به فاز معدنی نامحلول، کرم به‌طور مؤثری قابلیت زیستی و سمیت فوری این عنصر را کاهش میدهد.
یافته‌های کلیدی و پیامدها
شناسایی رسوبات درون‌سلولی اورپیمنت یک مسیر سم‌زدایی نوین برای یک متازوآ را نشان میدهد. گزارش‌های پیشین افزایش آرسنیک را در آنلیدهای مرتبط تهچاه و برخی گاسته‌روپُدهای تهچاه مستند کرده بودند؛ این مطالعه پیشنهاد می‌کند که معدنیسازی به سولفید آرسنیک ممکن است استراتژی گسترده‌تری در میان جانوران تهچاه باشد. به‌کارگیری مکانیزم دپوی معدنی نحوهٔ چرخهٔ آرسنیک در اکوسیستم‌های تهچاه را تغییر میدهد و ممکن است بر تعامل‌های شکارچی–شکار، ذخیرهٔ بلندمدت عناصر سمی در زیست‌توده و اثرانگشت ژئوشیمیایی رسوبات تهچاه تأثیر بگذارد.
نویسندهٔ همکار، هاو وانگ، تأثیر بصری این کشف را چنین توصیف کرد: دیدن کرم‌های زرد زنده روی مانیتور ROV در برابر بیوفیلم‌های سفید و سنگ‌های تاریک تهچاه، هم آشکارکنندهٔ ظاهر نمایان آن‌ها و هم محیط شدیدی بود که در آن زندگی می‌کنند. تیم همچنین به طنین فرهنگی کنجکاوانهٔ اورپیمنت — که در تاریخ به‌عنوان رنگدانهٔ طلایی در هنر قرون وسطی و رنسانس استفاده شده — در این فرآیند زیستی اشاره کردند.
دیدگاه کارشناسان
دکتر النا مورالِس، زیست‌ژئوشیمی‌پژوه در مؤسسهٔ شیمی اقیانوس (نمونه)، می‌گوید: "این مطالعه پلِی بین زیست‌شناسی سلولی و ژئوشیمی ایجاد می‌کند. توانایی رسوب‌دهی اورپیمنت درون‌سلولی نه تنها یک مسیر سم‌زدایی فراهم می‌آورد، بلکه نشان میدهد جانوران تهچاه می‌توانند آلاینده‌های محلول را فعالانه تبدیل و تثبیت کنند. این موضوع پرسش‌های هیجان‌انگیزی دربارهٔ مسیرهای ژنتیکی کنترل‌کنندهٔ مدیریت فلزات در اکستریموفیل‌ها و کاربردهای زیست‌فناورانهٔ احتمالی در بیورِمِدیِیشن مطرح می‌کند."
جهت‌های آینده و فناوری‌ها
کارهای پیگیری به‌دنبال شناسایی ناقل‌ها و آنزیم‌های مولکولی است که جذب آرسنیک، مدیریت سولفید و هستهزایی معدنی را میانجی می‌شوند. نمونه‌برداری پیشرفتهٔ درجا توسط ROVها همراه با توالی‌یابی تک‌سلولی و تصویربرداری شیمیایی در مقیاس نانویی، روشن خواهد کرد که آیا این معدنیسازی فرایندی منفعل است یا تحت کنترل زیستی قرار دارد. شاید این یافته‌ها پیامدهایی برای بیوماینینگ و بیورِمِدیِیشن مهندسی‌شده داشته باشند: جاندارانی که سموم محلول را به اشکال معدنی پایدار تبدیل می‌کنند می‌توانند الهام‌بخش راهکارهای جدید برای کاهش آلودگی آب‌ها باشند.
نتیجه‌گیری
Paralvinella hessleri یک راهبرد زیستی پیش‌تر ناشناخته را نشان میدهد: معدنیسازی درون‌سلولی آرسنیک با سولفید برای تشکیل اورپیمنت. این مکانیزم سمیت فوری را کاهش میدهد و زیستن در زیستگاه‌های تهچاه غنی از آرسنیک و سولفید را ممکن می‌سازد. این یافته درک ما از تعامل بی‌مهرگان دریایی با عناصر سمی را بازتعریف می‌کند و اعماق دریا را به‌عنوان منبع راه‌حل‌های زیست‌شیمیایی نو برای چالش‌های محیطی شدید برجسته می‌سازد.
منبع: sciencedaily
.avif)
نظرات