ميكروب‌ها؛مسافراني كه ناخواسته راهي فضا مي‌شوند
حيات روي سقف زمين
جام جم آنلاين: هنوز زمان زيادي از خبر شيرجه چترباز ماجراجو، فليكس باومگارتنر از ميان لايه‌هاي رقيق استراتوسفر در ارتفاعات بالاي جو زمين نمي‌گذرد كه با خبر جديدتري غافلگير مي‌شويم؛ او تنها موجود زندهاي نيست كه چنين ارتفاعي را تجربه كرده است!
منطقه‌اي نسبتا وسيع، در بالاي سر ما محل زيست جانداران بسيار ريزي شده است. مطالعات اخير تائيدكننده وجود ميكروب‌هايي در پوشسپهر يا استراتوسفر جو زمين است. پوشسپهر، دومين لايه بزرگ جو است كه از ارتفاع 18كيلومتري سطح آغاز مي‌شود و تا 32 كيلومتر بالاتر ادامه پيدا مي‌كند و دما در برخي نواحي آن به منفي60درجه سلسيوس هم مي‌رسد. پيش از اين زيست‌شناسان گمان مي‌كردند اين منطقه به علت وجود فشار و دماي پايين، پرتوهاي زيانبار خورشيدي و نبود آب و مواد مغذي، غيرقابل سكونت باشد.
ديويد اسميت، يكي از پژوهشگران اين مطالعه از دانشگاه واشنگتن اظهار كرد: «دوام حيات در ارتفاعات بالا، ادراك ما را نسبت به مرز زيست كره به چالش كشيد!» به تمام مناطقي كه زندگي در آنجا جريان دارد، زيست كره مي‌گويند؛ از زيستگاه خودمان به‌عنوان انسان گرفته تا ماهي‌ها در دريا، پرندگان در آسمان و كرم‌ها و تك‌سلولي‌هاي لايه‌هاي اعماق زمين همه و همه بخش‌هاي مختلف زيست كره‌زمين هستند.
اسميت براي ادامه پژوهش‌هاي خود در تلاش براي گردآوري آمار كامل‌تري از حيات موجود در پوشسپهر از امكانات رصدخانه‌هاي بالاي كوه و بالن‌هاي تحقيقاتي كه ارتفاعات بالاي زمين را پوشش مي‌دهند، استفاده مي‌كند (هرچند با وجود اين امكانات او مراتب حسادت خود را نسبت به ظرفيت آسانسور بالن باومگارتنر اعلام مي‌كند!) او و همكارانش با كمك اين امكانات و بودجه‌ا‌ي كه از موسسه اختر زيست‌شناسي ناسا گرفته‌اند، اميدوارند پاسخ اين پرسش‌ها را كه اين جانداران بلندپرواز از كجا آمده‌اند؟ به كجا مي‌روند؟ و خط سير تكاملي آنها چطور بوده است، بيابند. علاوه بر اين سوالات، آنها مي‌خواهند نسبت به گروه موجودات جان‌سخت ريزي كه نه‌تنها مي‌توانند در لبه محيطي كه ما ساكنان زمين، آنجا را سكونت‌پذير مي‌دانيم، دوام بياورند بلكه هر محيط ديگري كه براي آنها محل بقا به‌حساب مي‌آيد، آگاهي يابند.
پوش‌كره به شرايط حاكم بر سطح مريخ شباهت بسيار دارد. بجز اتاق تست‌هاي زيست‌محيطي كه در آزمايشگاه‌هاي تحقيقاتي در دسترس است ، روي سياره ما محيط بهتري نسبت به پوش‌كره براي مطابقت با شرايط مريخي وجود ندارد. اين‌گونه‌هاي جالب حيات‌كه براي سفر با بادهاي شديد زميني سازگاري يافته‌اند، مي‌توانند به دانشمندان در رابطه با آنچه در خاك مريخ در جستجويش هستند، سرنخ‌هايي بدهند.
نيم‌نگاهي به حيات آسماني
نخستين گزارش‌هاي مربوط به حيات ساكن در لايه‌هاي بالاي جو به حدود دهه 1310 خورشيدي برمي‌گردد. مطالعات صورت گرفته روي نمونه‌هاي جمع‌آوري شده از بالن‌هاي پژوهشي ارتفاعات بالا و پروازهاي موشكي، مدعي يافتن ميكروب‌هايي در ارتفاع 77 كيلومتري از سطح زمين بوده است. آنچه قطعي نيست منشأ اين جانداران است؛ آيا اين ميكروب‌هاي جان‌سخت از ارتفاعات بالاتر به آنجا نقل مكان كرده‌اند يا در نتيجه آلودگي‌هاي سطح زمين ايجاد شده‌اند. پروازهايي كه در دهه‌هاي پيشين صورت گرفته، مشكوك است، چراكه تقريبا هيچ گزارشي دال بر استريليزه‌سازي آنها در اسنادشان وجود ندارد. در واقع، نمونه‌گيري قابل اعتماد از لايه‌هاي بالاي جو دشوار و پرهزينه است. پژوهشگران بايد حجم قابل توجهي از هوا را براي گير انداختن يك ميكروب منفرد بررسي كنند، چون برآورد مي‌شود با غلظت جو، تنها چند ميكروب در هر مترمكعب وجود داشته باشد و اين مقدار بسيار اندك است. اولين مدرك محكمي كه حضور حيات در پوش كره را به اثبات رساند در مطالعه بالني درسال 1382 يعني حدود 10 سال پيش صورت گرفت. در پژوهش آن سال، سلول‌هاي زندهاي در ارتفاع بين 20 تا 41 كيلومتري از بالاي مناطق استوايي هند جمع‌آوري شدند.
نكته: پژوهشگران ادعا مي‌كنند ميكروب‌ها مسافراني از فضا هستند كه خود را به اين ارتفاعات در زمين رسانده‌اند. اما با احتمال بيشتري، اين موجودات ريز با بادهاي شديد و توفان‌هاي گرد و غبار درگير مي‌شوند و خود را به آنجا مي‌رسانند
اين‌كه اين ميكروب‌ها چطور به چنين ارتفاعي مي‌رسند، هنوز كاملا مشخص نيست. گروه كوچكي از پژوهشگران ادعا مي‌كنند آنها مسافراني از فضا هستند كه خود را به اين ارتفاعات در زمين رسانده‌اند. اما با احتمال بيشتري، اين موجودات ريز با بادهاي شديد و توفان‌هاي گرد و غبار درگير مي‌شوند و خود را به آنجا مي‌رسانند. برخي ميكروب‌ها هم از تكنولوژي روز غافل نمانده و سفر خود را روي هواپيماهاي تجاري در حال پرواز از سطوح زيرين پوش‌كره، به انجام مي‌رسانند!
تولد اسپور
با وجود حضور جسورانه حيات در ارتفاعات بالاي جو، به نظر نمي‌آيد اين ميكروب‌ها آنطور كه روي زمين رشد و توليد مثل مي‌كنند، در آنجا هم زندگي فعالانه‌اي داشته باشند. به نظر پژوهشگران بهترين تصوري كه مي‌توان براي اين ميكروب‌ها كرد، اين است كه آنها فقط مي‌توانند در فشار اندك، لايه‌هاي بالاي جو را بسادگي تحمل كنند. سپس اين مسافران مجاني روي جريان‌هاي هوايي نشسته و مدت‌زماني بعد در محيط‌هايي دور فرود مي‌آيند. بسياري از اين جهانگردان ريز، باكتري‌هايي در فرم اسپور هستند. اين ريز موجودات، هم توانايي تشخيص شرايط سخت و پرفشار محيطي را دارند و هم هنگام تشخيص چنين شرايطي، همچون سيستمي كامپيوتري سوخت و ساز خود را از حالت روشن روي خاموش مي‌گذارند و اندازه آنها هم به اصطلاح آب مي‌رود! آنها يك سپر پوسته مانند سخت در اطراف بخش بيروني خود درست مي‌كنند، اين لايه كه اسپور نام دارد مانند يك سپر دفاعي از DNA ميكروب در‌برابر آسيب‌هاي پرتوهاي فرابنفش محافظت مي‌كند. گويي اسپور يك سازگاري تكاملي است كه در شرايط پرواز در آسمان يا شايد مدار بين سياره‌اي نمو يافته است.
اگر اسپور ـ باكتري خفته ـ بتواند با تحمل شرايط اين سفر هوايي جسورانه در يك محيط سكونت‌پذير فرود بيايد، مي‌تواند به خود جاني دوباره داده و به زندگي بازگردد. پژوهشگران نمونه‌هايي از جو زمين را در ظرف مخصوص كشت ميكروب كه مملو از مواد مغذي است قرار دادند و به نظاره آنچه رشد كرد نشستند. در حقيقت اين ماموريت‌هاي جستجو و احيا، فقط نشان‌دهنده به اصطلاح نوك كوه يخي است كه وجود دارد و هنوز خبرهاي بسيار ديگري آن بالا در سقف زمين وجود دارد. به عبارتي، تنها حدود يك درصد از اين موجودات ريز را مي‌توان در آزمايشگاه كشت كرد.
براي مشاهده آن سوي اين يك درصدها، اسميت و همكارانش شروع به استفاده از روش‌هاي مولكولي براي شناسايي مواد زيستي موجود در جو، چه زنده و چه مرده كردند. نمونه‌هاي جوي آنها از رصدخانه بچلر كه در 7/2 كيلومتر بالاي سطح دريا قرار دارد، به دست آمده است.
اين پژوهشگران به جاي تلاش براي رشد دادن اين ميكروارگانيسم‌ها در ظرف كشت ميكروب،
DNAاي را كه مي‌توانند با يك كتابخانه ژنوميك ـ مجموعه‌اي از باكتري‌ها كه براي نگهداشتن كل DNA يك موجود به لحاظ ژنتيكي مهندسي شده‌اند ـ شامل 60 هزار گونه ميكروبي مطابقت بدهند، استخراج كردند. نتايج مقدماتي نشان داد ميكروب‌ها از هر دامنه اصلي از حيات در وردسپهر (تروپوسفر) بالايي پيدا مي‌شوند!
جريان‌هاي شديد هوا
اطلاعات به دست آمده از رصدخانه بچلر، برآوردها در رابطه با تراكم ميكروب‌ها در لايه‌هاي بالايي جو را بهبود خواهد بخشيد. همچنين، اين اولين مشاهدات بلندمدت براي بررسي تنوع تعداد ميكروب‌ها متناسب با تغيير فصول و ديگر الگوهاي آب و هوايي است.
اسميت براي ادامه پژوهش‌هايش روي دستاوردهاي مأموريت بالني مهندسان ناسا و نمونه‌هاي به دست‌آمده از ارتفاعات بالاتر كار مي‌كند. او مي‌گويد: «ما هنوز هيچ ايده‌اي نداريم كه مرز هوايي يا ارتفاع زيست كره را بايد تا كجا بكشيم! تجاربي از قبيل بالن ناسا، نشانه‌اي خواهد داد كه حيات تا چه اندازه توانايي دوام در پوش‌كره را دارد و هنگامي كه آنها در ارتفاعات بالا هستند، ممكن است چه نوع از جهش‌ها را به ارث ببرند؟!»
اين جهش‌يافته‌ها، همچون بذري كه بطور تصادفي روي سطح زمين پاشيده مي‌شوند، استعداد ريشه دواندن در محيط‌هاي مساعد را دارند. به استدلال اسميت، با وجود اثبات دشوار، اما اين امكانپذير است كه تكامل حيات پيچيده روي سياره ما، در بخشي از خود به حمل و نقل هوابرد ميكروب‌ها وابسته بوده باشد.
منبع: ناسا / مترجم: نيلوفر فشنگ‌ساز