8 دقیقه
کشف غیرمنتظرهای در زیر اقیانوس آرام دیدگاهها دربارهٔ زیستپذیری را بازنویسی میکند. پژوهشگرانی که آتشفشانهای گلفشانی نزدیک گودی ماریانا را بررسی میکردند، از عمق نزدیک به ۳۰۰۰ متر گل سرپنتینیت بهشکل آبی خیرهکننده استخراج کردند و در این مخلوطی که چنان قلیایی بود که میتوانست پوست انسان را بسوزاند نشانههای مولکولی سالمی از سلولهای زنده یافتند.
چرا این گل آبی توجه دانشمندان را جلب کرد
نمونهها در جریان سفر اکتشافی R/V Sonne به شمارهٔ SO292/2 در سال ۲۰۲۲ بازیابی شدند. پالاش کومات و همکارانش دو نمونه از میان نه هستهٔ گرفتهشده را تحلیل کردند و دریافتند که در بخش عمیقتر یکی از این هستهها، سنگ سرپنتینیت با بلورهای قابلرؤیت بروسیت غالب است — کانیهایی که تحت محافظت از آب دریا رنگ الکتریکی آبی را به مواد میدهند. در بخشهای کمعمقتر که آب دریا نفوذ کرده بود، آبیرنگ کاسته شد زیرا بروسیت حل شد و ترکیبات شیمیایی تغییر یافت.
بخشِ شگفتآور ماجرا شیمی نمونهها بود: گل pH بسیار بالایی در حدود ۱۲ نشان میداد که از جمله قلیاییترین محیطهای طبیعی شناختهشده است. این زیستگاه فقرِ مواد مغذی و کربن آلی پایین دارد؛ جایی که کمتر انتظار میرود حیات پیچیدهای بقا داشته باشد. با این حال تیم پژوهشی لیپیدهای باکتریایی و آرکئایی — یعنی چربیهایی که سازندهٔ غشاهای سلولیاند — را درون لایههای سرپنتینیت با حفظی شگفتانگیز و تقریباً سالم شناسایی کرد.
چگونه میکروبها در دنیایی خورنده زنده میمانند
سامانههای سرپنتینیتی از واکنشهای ژئوشیمیایی کندی بهنام سرپنتینیسازی (serpentinization) پدید میآیند که در جریان آن هیدروژن مولکولی تولید و pH افزایش مییابد. این شرایط زیستگاههایی را تأمین میکند که برای اکوسیستمهای شیمیوسنتتیک مناسباند — جوامعی که انرژی خود را از واکنشهای شیمیایی بهجای نور خورشید بهدست میآورند. در این نمونهها، لیپیدهای کشفشده نشان از جوامعی دارند که متابولیسم متان و کاهش سولفات را انجام میدهند و در محصولِ جانبی هیدروژنسولفید تولید میشود.
اینگونه جوامعِ مبتنی بر «شیمیزیستی» (chemosynthetic ecosystems) در محیطهای قلیایی و غنی از هیدروژن پدید میآیند؛ جایی که منابع کربن آلی بسیار اندک است اما انرژی از طریق گازهای ژئوشیمیایی تأمین میشود. وجود لیپیدهای سالم و قابل تشخیص در لایههای سرپنتینیت نشاندهندهٔ جمعیتهای زنده یا بهتازگی فعال است که به اقلیمهای افراطی با قلیائیت بالا و محتوای کربن آلی پایین سازگار شدهاند — سازگاریهایی که دربارهٔ ساختار غشا و مسیرهای متابولیک اطلاعات مهمی میدهند.
پژوهشگران پیشین وجود میکروبهای مصرفکننده و تولیدکنندهٔ متان را در سامانههای مشابه استنباط کرده بودند اما این کار شواهد مولکولی مستقیمی از گلهای سرپنتینیتی عمیق و چگال فراهم میآورد — و دامنهٔ عمق و چگالی شناختهشده برای چنین حیات را گستردهتر میکند. این یافته برای مطالعات زیستبوم زیر بستر دریا (deep biosphere) و زیستشناسی افراطی ضروری است، زیرا نشان میدهد که زیستنشانگرها (biomarkers) چگونه میتوانند در شرایط بسیار آلکالین محافظت شوند.
آناتومی نمونهٔ هستهای بازیابیشده از آتشفشان گلِ Pacman، که سرپنتینیت (Srp) و بروسیت (Brc) را در عمقهای پایینتر نشان میدهد. (Kumawat et al., Commun. Earth Environ., 2025)
این یافتهها چه چیزهایی دربارهٔ زیستکرهٔ عمیق زمین میگویند
زندگی زیر کف بستر دریا ممکن است تقریباً ۱۵٪ از بیوماس (biomass) زمین را تشکیل دهد و نقش مهمی در چرخههای طولانیمدت مواد مغذی و کربن ایفا کند، اما بیشتر این زیستکره هنوز بررسینشده باقی مانده است. یافتن بیوسنجشهایی که در گل سرپنتینیتی قلیایی حفظ شدهاند نشان میدهد که اکوسیستمهای میکروبی پیچیده میتوانند در جیبهایی محافظتشده از آب دریا پایدار بمانند و توسط انرژی ژئوشیمیایی تغذیه شوند.
شواهد افزون بر این تغییرات زیستی ناگهانی را برجسته میکنند: تیم پژوهشی یک تغییر واضح در نوع زیستمندان را بین رسوب پِلاژیک (pelagic sediment) که سطح کف دریا را میپوشاند و گل سرپنتینیتی عمیقتر مشاهده کرد. این مرز بهعنوان انتقالی تیز از جوامع متأثر از آب دریا به اکوسیستمهای دیرین میزبانیشده در سنگها ظاهر میشود. چنین مرزهایی برای درک فرایندهای تبادل شیمیایی، جریانهای انرژی و زندگیشناسی زیرسطحی (subsurface biosphere) اهمیت دارند.
سفر اکتشافی، روشها و پیامدها برای پژوهش خاستگاه حیات
این پژوهش ترکیبی از نمونهگیری دقیق هستهای از آتشفشانهای گل بستر دریا، آنالیز مینرالوشیمیایی برای شناسایی سرپنتینیت و بروسیت و ژئوشیمی آلی برای جداسازی لیپیدهای غشایی است. چنین بیومارکرهایی شاخصهای قویای برای حضور باکتریها و آرکئاها هستند؛ پایایی آنها در شرایط پهاش بالا و کربن آلی پایین قابلتوجه است، زیرا معمولاً آبهای قلیایی منجر به تخریب سریعتر مولکولهای آلی میشوند. حفظ این لیپیدها نشان میدهد که یا شرایط محافظتکننده محلی وجود داشته یا روندهای سریعِ تحویل آروماتها و چربیها به محیطهای عمیق صورت گرفته است.
دانشجویان و پژوهشگران ژئوشیمی و میکروبیولوژی آلی توجه میکنند که روشهای آنالیتیکی مثل کروماتوگرافی-جرمسنجی (GC-MS) و طیفسنجی جرمی با دقت بالا برای بازسازی ترکیبات لیپیدی و جدا کردن ایزومرها ضروریاند. همراهکردن این دادهها با آنالیز ایزوتوپیِ کربن (δ13C) کمک میکند تا بین منشاء بیولوژیکِ محلی و منابع کربن ژئوشیمیایی تمایز قائل شویم؛ مثلاً متانِ ژئولوژیک یا بیولوژیک میتواند اثرات ایزوتوپی متفاوتی برجای گذارد.
دانشمندان بهدلیل اینکه زیستگاههای میزبانیشده توسط سرپنتینیت از نامزدهای اصلی برای سناریوهای خاستگاه حیات هستند، هیجانزدهاند. اگر میکروبهای ساده امروز بتوانند در این جایگاههای قلیایی و غنی از متان رشد کنند، محیطهای مشابه در زمینِ اولیه — یا دنیای زیرسطحی در سیارات و قمرهای یخی دیگر — ممکن است مسیرهای شیمیایی لازم برای پدید آمدن حیات را فراهم کرده باشند. بررسی دقیق سرپنتینیتیها به درک نقش هیدروژن، متان و ترکیبات گوگردی در تحولات شیمیایی اولیه کمک میکند.
گامهای آینده و پژوهشهای جاری
کومات و همکاران قصد دارند نمونهگیری را در گسترهٔ وسیعتری از آتشفشانهای گل ادامه دهند، دادههای لیپیدی را با توالییابی DNA و مطالعات تکسلولی ترکیب کنند و آزمایشهای آزمایشگاهی برای شبیهسازی شرایط پهاش بالا و کربن آلی پایین موجود در هستهها انجام دهند. هدف این است که بفهمند ساختار شیمیایی غشاها و مسیرهای متابولیکی چگونه به قلیائیت شدید تطبیق مییابد و چه مکانیسمهای حفاظتی مولکولی باعث پایداری بیومارکرها میشوند.
مطالعات آینده شامل بررسیِ تنوع میکروبی با استفاده از روشهای مبتنی بر توالییابی متاژنومیک و متاترنسکریپتومیک خواهد بود تا نشان دهد کدام ژنها و مسیرهای بیوشیمیایی در این شرایط فعالاند. علاوه بر این، تکنیکهای تصویربرداری میکروبی — مثل میکروسکوپ الکترونی با وضوح بالا و روشهای میکرومحیطی برای اندازهگیری pH و غلظت گازها در مقیاس میکرومتر — میتوانند ارتباط میان ساختار میکروزیستگاه و عملکرد متابولیک را روشن کنند.
دیدگاه تخصصی
دکتر لیا مورنو، ستارهشناس زیستی در مؤسسهٔ علوم سیارهای، اظهار میکند: «این یافتهها ایدهٔ پایداری و فرصتجویانه بودن زندگی را تقویت میکنند. سامانههای در حال سرپنتینی شدن آزمایشگاههای طبیعی برای مطالعهٔ شیمی پیشزیستی و راهبردهای بقای میکروبی هستند. از منظر اخترزیستشناسی، این سامانهها شباهتهای قابلتوجهی با زیستگاههای زیرسطحی فرضی مریخ یا جهانهای اقیانوسی مانند اروپا دارند.»
با گسترش اکتشاف در این گلهای متراکم و آبی، دانشمندان امیدوارند نقشههای دقیقتری از اکوسیستمهای پنهان تهیه کنند و بازههای محیطی را که امکان ظهور و پایداری حیات را فراهم میآورند بهتر تعیین نمایند. این پژوهش نه تنها به دانش زمینشناسی و میکروبیولوژی افزوده میکندو بلکه چارچوبی برای مطالعات مقایسهای میان زمین و دیگر اجرام سیارهای فراهم میآورد.
منبع: sciencealert
نظرات
نووا_x
یه چیز تو آزمایشگاه دیدم: لیپیدها گاهی معجزهوار میمونن، مخصوصا تو محفظههای محافظتشده. این قضیه منطقیه 😊
عمقیار
شخصا حس میکنم کمی اغراق هست، اما دادهها ارزش داره. کاش توالی DNA هم داشتن تا مطمئن بشیم نه فقط لیپید، هرچند امیدوارکنندهست
بیونیکس
این واقعیه؟ یا نمونه هاش ممکنه آلوده شده باشن؟ چطور مطمئن شدن لیپیدها اصیلن، روشهای کنترلی رو گفتن؟
دادهپالس
واقعا چه کشفِ بزرگی! گل آبی از سههزار متر؟ طبیعت همیشه ما رو شوکه میکنه، کنجکاوم ببینم DNA چی نشون میده...
ارسال نظر