عجیب ترین فرم هاي حيات (قسمت اول)

[shirin71]

عجیب ترین فرم هاي حيات (قسمت اول)

در حالي كه دانشمندان سيارات بسياري را در اطراف ستارگان ديگر پيدا كرده اند و در انديشه انجام عمليات هاي ديگر براي بررسي هرچه بيشتر منظومه شمسي خودمان هستند، محققان به دنبال سيارات زمين مانندي هستند تا بتوانند راه هايي براي شناسايي انواع موجودات زنده احتمالي در هر نقطه اي از اين هستي پيدا كنند.
حيات مي تواند در مناطق سوزان، اسيدي و داغ خشكترين بيابان ها و يا در اعماق سرد و تاريك اقيانوس ها وجود داشته باشد. حتي مي توان حيات را در نواحي يخ زده قطبي و يا در انباره هاي سمي نيز يافت.

كريس ايمپي (Chris Impey) از دانشگاه آريزونا مي گويد: "حيات بر روي زمين در هر جايي كه تصور كنيد – و همچنين در هر جايي كه تصورش را هم نمي كنيد – پخش شده است."
وجود تعداد زياد اين موجودات زنده سرسخت و پرطاقت به اين نكته اشاره دارد كه حيات مي تواند در اقليم سرد و خشك مريخ، شرايط اسيدي و يخبندان Europa (قمر مشتري)، و يا در نقاط بيشمار ديگري در آنسوي منظومه شمسي ما وجود داشته باشد.


در اينحا برخي از پرطاقت ترين و سرسخت ترين موجودات زنده زميني كه در شرايط سخت قادر به حيات هستند آورده شده است:
مكان هاي داغ و سوزان:
استخرهاي بخارهاي داغ و منافذ هيدروترمال (hydrothermal) سوزان در ته درياها يك زيستگاه امن و راحت براي موجودات گرمادوست ها يا ترموفيل ها (thermophiles) فراهم مي كند. برخي از موجودات گرمادوست آنزيم هايي توليد مي كنند كه در حرارت هاي بالا پايدار مي ماند.
حد بالاي درجه حرارت قابل تحمل براي زيست 113 درجه سليسيوس تشخيص داده شده و اين درجه حرارت مربوط به يك باكتري به نام پيرولوبوس فورماري (Pyrolobus fumari) است. اين باكتری در سال 1997 در درون يك حفره هيدروترمال در اقيانوس آرام كشف شد. تقريباً در 3650 متري زير سطح.
دانشمندان مي گويند اين باكتري قادر است پس از طي دوره 10 ساعته در اتوكلاو ‍‌‍‌[1] 121 درجه سانتيگراد نيز زنده مانده و تكثير كند. دانشمندان با بالابردن درجه حرارت تا 130 درجه سانتيگراد توانستند اين باكتري را از بين ببرند. در ابتدا نام "نژاد 121" به آن داده شد و در واقع از همان خانواده پيرولوبوس فوماري است.
برخي دانشمندان مي گويند احتمالاً منافذ هيدروترمال در جاهايي از مريخ و يا در اقيانوس زير پوسته يخي Europa (قمر مشتري) وجود داشته باشد. از اين رو به عنوان اهداف اوليه براي جستجوي حيات ماوراي زميني مناسب هستند.

مناطق كاملاً سرد:
اكثر نواحي قطبي يخ زده و تاريك ترين اعماق اقيانوس ها خانه اي امن براي تعداد كمي از موجودات زنده اي هستند كه سرمادوستند.
بسياري از آنها باكتري ها يا تك سلولي هايي به نام Archaea هستند اما برخي گلسنگ ها نيز به نام كريپتواندوليت ها (cryptoendoliths) به صورت كلني بر روي صخره هاي منجمد قطب جنوب ديده شده اند.
موجودات زنده سرما دوست يا psychrophiles داراي يك غشاي سلولي اختصاصي بوده كه در درجه حرارت هاي انجمادي از بين نمي رود. همچنين بسياري از آنها يك نوع پروتئين ضد انجماد توليد مي كنند.
در مورد باكتريها اين نكته شناخته شده است كه در 12 - درجه سانتيگراد هم رشد مي كنند و در 20 – درجه سانتيگراد زنده مي مانند. حتي در برخي از مطالعات به باكتري اي به نام Colwellia psychrerythraea نژاد 34H اشاره شده كه قادر است در 196 - درجه سانتيگراد (دماي نيتروژن مايع) مقاومت كند.
به گفته كريس مك كي (Chris McKay) يكي از دانشمندان ناسا كه درباره حيات در نواحي سرد و خشك مطالعه مي كند: "تحقيق بر روي موجودات سرمادوست زمين به طور ويژه اي ارزشمند است چراكه تمام مكانهاي موجود در منظومه شمسي كه ممكن است ضامن حيات باشند – نظير مريخ و Europa – اماكن سرد و يخ زده هستند."



تصوير بالن شكل سمت چپ- بالا يك گونه از نژاد 121 است؛ باكتري اي كه در درجه حرارت 130 درجه سانتيگراد زنده مي ماند. (خط مقياس برابر يك ميكرون). اعتبار تصوير: Derek Lovley/UMass Amherst



نمكزارها:
درياي مرده (Dead Sea) بر خلاف نامش حيات را در خود جاي داده است. اين دريا شورترين آب كره زمين را داراست اما تعداد اندكي باكتري در آن زندگي مي كنند. درون آبي كه 8 مرتبه از آب اقيانوس شورتر است.
دانشمندان در حال مطالعه يكي از آنها به نام هالوآركولو ماريس مورتي (Haloarcula marismortui) هستند. آنها كشف كرده اند كه اين باكتري داراي يك پروتئين اختصاصي است كه از آن در برابر اثرات سوء نمك حفاظت مي كند.
دانشمندان تئوري اي ارائه داده اند كه مي گويد هر باكتري زنده بر روي مريخ بايد شبيه باكتري هاي نمك دوست (Halophile) زميني باشد.
با توجه به نتايج اخير به دست آمده از مريخ نورد آپورچونيتي (Opportunity) ، كه رسوبات سولفات منزيم را يافته است (و احتمالاً اين رسوبات توسط آب شور بر جاي مانده است) برخي دانشمندان به اين نتيجه رسيند كه محيط مريخ احتمالاً آنقدر شور بوده كه قادر به حمايت از هيچ گونه حيات نبوده است.
برخي ديگر از دانشمندان از جمله مك كي بر اين باورند كه هنوز زود است كه چنين نتيجه گيري شود. وي در گفتگو با نيوساينتيست (New Scientist) گفت: "احتمالاً بر روي مريخ نواحي كه اينقدر براي حيات مضر نباشد وجود دارد. همه محيط هاي مریخ نمي تواند اين چنين شور باشد."

چشمه هاس اسيدي:
چشمه هاي داغ اسيدي اي که می تواند باعث خوردگي پوست و گوشت انشان شود مكان مناسبي براي رشد برخي موجودات زنده اسيد دوست يا acidophiles به شمار مي رود.
اكثريت اسيد دوست ها باكتري هايي از جنس پيكروفيلوس (Picrophilus) هستند. اين باكتري ها در pH برابر 7/0 به خوبي رشد كرده و مي توانند در pH برابر صفر به آرامي رشد كنند. هم مريخ و هم Europa و ابرهاي زهره (Venus) محيط هاي اسیدي هستند؛ باكتري هاي اسيد دوست زميني دانشمندان را به اين فكر واداشته تا به دنبال حيات، تمام نقاط اين اماكن را مورد بررسي قرار دهند.
بنا به گفته دانشمنداني كه تظاهرات طيفي نور منعكس شده از يخ هاي Europa را مطالعه مي كنند، سطح يخي Europa مخلوطي از پراكسيد هيدروژن و اسيدهاي قوي است كه pH برابر صفر را موجب مي شود. اگر اسيد موجود در سطح از اقيانوس زيري منشاء گرفته باشد وجود حيات در اين اقيانوس قابل تصور است.

‌[1]: اتوكلاو دستگاهي است كه به كمك آن تجهيزات پزشكي را به صورت مرطوب با درجه حرارت 121 درجه سانتيگراد و فشار 15 پوند استريل مي كنند.

[shirin71]

فرم های زیستی درجهان (قسمت دوم)

آیا وجود حیات در سیارات دیگر امکان پذیر است؟ آیا این امکان وجود دارد تا جاندارانی در سخت ترین شرایط محیطی و اقلیمی ، در سیاراتی با محیط های اسیدی، آتشفشانی، یخبندان های عظیم و حتی بدون وجود اکسیژن در حال زندگی و حیات باشند؟
بهترین راه برای بدست آوردن این جواب ها ، برسی حیات در شرایطی مشابه بر روی زمین است. در قسمت اول این مقاله به برسی برخی از پرطاقت ترين و سرسخت ترين موجودات زنده زميني كه در شرايط سخت قادر به حيات هستند پرداختیم. در ادامه به برسی و مطالعه برخی دیگر از این جانداران و محیط های زیستی آنها و چگونگی زندگی در این شرایط خواهیم پرداخت.


مصرف کنندگان قلیا (قلیا دوست ها):
اغلب محیط های قلیایی در جهان شامل دریاچه های سود هستند و دارای pH برابر 12 می باشند. تعدادی از باکتری ها این محیط های سوزآور و قلیایی را دوست دارند؛ از جمله ناترونوموناس فارااونیس (Natronomonas pharaonis) که اول بار در دهه 1980 از دریاچه های سود مصر و کنیا جدا شد.
قلیاها موادی هستند که پروتون دریافت می کنند درحالی که اسیدها، دهنده پروتون هستند. از آنجایی که شرایط قلیایی به سلول آسیب می رساند پمپ های پروتونی در دیواره سلولی قلیادوست ها وجود دارد تا pH داخلی سلول ها را کاهش دهد.
بر طبق آنالیز مواد معدنی که توسط مریخ نورد اسپیریت Spirit ناسا انجام گرفته بر روی مریخ مکانهایی وجود دارد که همانند دریاچه های سود بر روی زمین است از جمله می توان از دهانه Gusev نام برد. این دهانه میلیاردها سال پیش در اثر برخورد یک شهاب سنگ به وجود آمده و اگر قبل از آن بر روی سیاره آب وجود داشته این آب در درون این دهانه جمع شده و به یک دریاچه تبخیری تبدیل گشته است.


زندگی در عمق زیاد:
اخیراً سلول های زنده ای – که اکثر آنها از جنس پیروکوکوس و ترموکوکوس (Pyrococcus and Thermococcus) می باشند – در عمق 6/1 کیلومتر زیر کف دریا در سواحل نیوفنلاند کشف شده اند. گرچه اینها نشان دهنده وجود حیات در عمیق ترین نقاط زیر سطح دریا هستند اما حتی در اعماق پایین تر زمین نیز باکتری های گوناگونی پیدا کرده اند.

Planktonic Foraminifera



اجتماعاتی از میکرو ارگانیسم هایی پیدا شده اند که حتی قادرند در 5 کیلومتر زیر سطح زمین در آبهای زیر زمینی زندگی کنند. دانشمندان بر این باروند که حیات حتی تا اعماق پایین تر نیز وجود دارد، تا جایی که دما به حدی برسد که دیگر حیات در آن دما ممکن نباشد.
عمیق ترین قسمت اقیانوس ها معروف به گودال ماریانا (Mariana Trench) در عمق 11 کیلومتری اقیانوس آرام واقع شده و غیر قابل زیست است. نمونه های گِل به دست آمده از این گودال عمیق حاوی اجتماعاتی از باکتری ها، قارچ ها و ارگانیسم های تک سلولی اولیه به نام Foraminifera بود. در کاووش های انجام گرفته در این گودال با یک دوربین ضدآب اتوماتیک تصاویر ویدئویی مربوط به یک خیار دریایی، یک کرم پولک دار و یک میگو به دست آمده، درست در عمقی که فشار به حدی است که می تواند بدن انسان را در هم بشکند.

حیات در مناطق کاملاً خشک:
در اکثر مکان های سوزان زمین از جمله بیابان آتاکاما (Atacama Desert) که با وسعتی حدود 1000 کیلومتر درآمریکای جنوبی واقع شده، در هر قرن تنها چندبار باران می بارد. این تصادفی نیست که فیلمسازان برای تهیه فیلم های خود بر روی مریخ و نیز ناسا برای تست کردن تجهیزات مربوط به سیارات سرد و خشک از این بیایان استفاده می کنند.
باکتری هایی مانند باکتری کروکوکسیدیوپسیس (Chroocccidiopsis) در آتاکاما پیدا شده است. به گفته مک کی :"فکر می کردیم محیطی را پیدا کرده ایم که آنقدر خشک است که هرگونه حیات در آن غیر ممکن است."
وجود آب برای زندگی لازم و ضروری است به این دلیل که محیطی را فراهم می کند تا مواد مغذی به درون سلول ها نفوذ کنند و مواد زاید از آن خارج شوند، همچنین آب به عنوان حلالی برای انجام واکنش های ضروری و حیاتی عمل می کند.

زندگی در مخازن سمی:
برخی باکتریها چیزی را بیشتر از لانه کردن در لجن های سمی حاوی فلزات سنگین از قبیل روی، آرسنیک و کادمیوم دوست ندارند. آنها در مخازن ضایعات سمی و خطرناک و نیز در پسماندهای معدنی زندگی کرده و از فلزات یک وعده غذایی تهیه می کنند. به عنوان مثال ژئوباکترها (Geobacter) قادرند اورانیوم محلول را به فرم جامد تبدیل کنند. بنابراین می توانند در پاک کردن زمین های آلوده مورد استفاده قرار گیرند.


انفجار و حیات دوباره:
Foraminifera


به طور شگفت آوری باکتری دینوکوکوس رادیودورانس (Deinococcus radiodurans) در برابر تشعشعات یونیزان می تواند مقاومت کند. قدرت تحمل آن 2000 برابر آن چیزی است که برای انسان کشنده است. این مساله باعث شده که این باکتری به عنوان مقاومترین موجود زنده در برابر تشعشعات شناخته شود. انفجاری اینچنینی کروموزوم های باکتری را در هم می شکند اما باکتری قادر است ظرف چند ساعت خود را ترمیم نماید. چنین مقاومتی در برابر تشعشعات برای جهان هایی مثل مریخ که فاقد اتمسفر ضخیم محافظت کننده هستند بسیار مهم و حیاتی است.
و بدین معنی است که حیات در فضا برای مدت های طولانی دوام می آورد. همچنین احتمال اینکه حیات بر روی زمین همراه با یک شهاب سنگ آمده باشد را پررنگ تر می کند (در واقع بیان کننده نظریه پان اسپرمیا Panspermia است). از این پدیده همچنین می توان نتیجه گرفت که حیات از زمین به سیارات و قمرهای دیگر نیز قابل انتقال است هرچند بقای حیات بر روی این اجرام بحث دیگری است.

زندگی های پردوام:
باکتریها قادرند میلیونها سال زنده بمانند هرچند هنوز دانشمندان بر سر طول مدت آن دچار شک هستند. در 2007 باکتری های فعالی از نمونه های لایه پرمافراست (permst) [1] در سیبری، شمال غرب کانادا و قطب جنوب جدا شد که تخمین زده می شود بالای نیم میلیون سال عمر داشته باشند.
گزارشاتی درباره زنده ماندن یک باکتری برای زمانی طولانی تر درون یک موجود دیگر وجود دارد؛ در 1995 محققان اعلام کردند که یک باکتری را به صورت زنده از درون معده زنبوری جدا نمودند که این زنبور درون یک کهربا محبوس شده بود. سن آن حداقل به 25 میلیون سال می رسد.

در سال 2000 دانشمندان چیز حیرت آور دیگری را ارائه دادند. آنها یک باکتری 250 میلیون ساله به نام باسیلوس پرمیانس (Bacillus permians) را دوباره به زندگی بازگردانند. بر طبق گزارشات این تیم، اسپورهای باکتری درون یک قطره آب در میان کریستال های نمک به دام افتاده که زمان تشکیل این کریستال ها به 250 میلیون سال پیش باز می گردد. اما گروهی دیگر از دانشمندان به مقابله با آنها برخواسته و معتقدند آب قادر است به درون رسوبات نمکی نفوذ کند و به طور بالقوه باعث آلوده کردن کریستال های نمکی با باکتری های جوان تر شود.
گزارشات فوق هنوز هم در کشمکش قرار دارند اما با این وجود لیست رو به رشد اسامی باکتری هایی با طول عمر طولانی، دانشمندان را امیدوار ساخته که ممکن است حیات در هرجای از منظومه شمسی وجود داشته باشد.
شرایط بسیار سخت و خشن مریخ با وضعیت سرد و کاملاً خشک که 5/4 میلیارد سال قدمت دارد ممکن است دوباره به صورت دوره ای تغییر کرده و برای حیات مناسب شود.
به عنوان مثال این سیاره در محدوده زمانی حدوداً 50000 سال بر روی محور خود کج می شود و بدینسان خورشید می تواند قطب های آن را گرم کند و به دنبال آن آب مایع لایه نازکی در بین کریستالهای یخ و ذرات معدنی باز می کند . از این رو هر باکتری ساکن و خاموشی می تواند در طول دروه نسبتاً بهاری شکوفا شود.

[1]: لایه پرمافراست همان لایه منجمد دائمی اعماق زمین که در مناطق منجمد یافت می شود.