بیدار شدن اشکال باستانی حیات از لایه‌های درحال ذوب یخی
در فاصله‌ی سالهای ۱۵۵۰ تا ۱۸۵۰، یک دوره‌ی سرمایش جهانی به نام عصر یخبندان کوچک، یخچال‌های طبیعی سرتاسر قطب شمال را گسترش داد. در جزیره‌ی الزمیر کانادا، یخچال تیردراپ زبان یخ‌زده‌ی خود را در سرتاسر چشم‌انداز گسترد و یک دسته کوچک از خزه را بلعید. از آن زمان یعنی از سال ۱۸۵۰، این گیاه به‌صورت منحمد زیر یک لایه‌ی یخی با ضخامت ۳۰ متر قرار گرفت. در این فاصله بود که انسان آنتی‌بیوتیک‌ها را کشف کرد، به ماه سفر کرد و دو تریلیون سوخت فسیلی را سوزاند. به‌خاطر مصرف این مقدار سوخت فسیلی بود که کاترین لافارژ، زیست‌شناس تکاملی توانست پس از چند قرن به لبه‌ی در حال ذوب شدن یخچال تیردراپ برسد و این دسته از خزه را که از گونه‌ی Aulacomnium turgidum بود و از بند یخی خود رهایی یافته بود، ببیند. خزه حالت تخریب‌شده‌ای داشت ولی رنگ سبز آن گویی نشان از حیات می‌داد.
داستان‌های تغییرات اقلیمی اغلب بر شکنندگی سیستم‌های اکولوژیکی روی زمین تأکید می‌کنند. وقتی در گزارش سازمان ملل آمد که یک میلیون از گونه‌های جانوری و گیاهی سیاره‌ی ما در معرض خطر انقراض قرار گرفته‌اند، این تصویر وحشتناک‌تر شد؛ اما برای تعداد معدودی از گونه‌های استثنائی، ذوب شدن کلاهک‌های یخی و لایه‌ی منجمد خاک به‌معنای آغاز نمایشی دیگر است: یکی از انعطاف‌پذیری‌های شگفت‌آور بیولوژیکی.
پژوهشگران در قطب شمالی که در حال گرم‌شدن است، موجوداتی پیدا کرده‌اند که اگرچه فرض می‌شد هزاران سال از مرگشان گذشته اما ظاهرا می‌توانند حیاتی تازه را آغاز کنند. این زامبی‌های عصر یخی شامل انواعی از ارگانیسم‌های زنده از باکتری ساده تا جانوران پرسلولی هستند و انعطاف‌پذیری آن‌ها دانشمندان را بر آن داشته است که در درک خود از مفهوم بقا تجدیدنظر کنند. لافارژ که در دانشگاه آلبرتا به مطالعه‌ی خزه‌ها مشغول است، می‌گوید:
هیچ‌کس تصور نمی‌کند چیزی که برای صدها سال مدفون شده است، قادر باشد به زندگی برگردد.
در سال ۲۰۰۹، گروه لافارژ درحال بررسی حاشیه‌ی تیردراپ بودند تا مواد گیاهی را که با عقب‌نشینی یخچال آشکار شده بودند، جمع‌آوری کنند. هدف آن‌ها مستندسازی پوشش گیاهی بود که سال‌ها پیش اساس اکوسیستم این جزیره را تشکیل می‌داد. لافارژ درمورد خزه چند صد سالهای که پیدا کرده بود، گفت:
این مواد همیشه مرده در نظر گرفته می‌شدند، اما با دیدن بافت سبز آن، با خود فکر کردم که این کاملا غیرعادی است.
او چندین نمونه از آن را به ادمونتون برد و آن‌ها در آزمایشگاهی گرم و روشن در خاکی غنی از مواد مغذی قرار داد. حدود یک‌سوم نمونه‌ها جوانه زده و برگ درآوردند. لافارژ گفت:
ما به‌شدت شگفت‌زده شدیم. خزه‌ها آثار نامطلوب ناچیزی از چندین قرن انجماد در اعماق خاک با خود به‌همراه داشتند.
زنده ماندن در حین انجماد آسان نیست. کریستال‌های یخی دندانه‌دار می‌توانند غشای سلولی و دیگر دستگاه‌های سلولی حیاتی را پاره کنند. بسیاری از گیاهان و جانوران به‌سادگی در سرمای زمستانی تسلیم شده و تخم‌ها و بذرهای خود را برای آغاز نسل جدیدی در بهار آماده می‌کنند. خزه‌ها مسیر سخت‌تری را می‌گذرانند. آن‌ها وقتی که درجه حرات کاهش پیدا می‌کند، به‌حالت خشک درآمده و از خطر ناشی از تشکیل یخ در بافت‌هایشان اجتناب می‌کنند. اگر بخش‌هایی از گیاه بتواند دربرابر این شرایط طاقت بیاورد، برخی از سلول‌ها می‌توانند تقسیم شوند و مانند سلول‌های بنیادی در جنین انسان به تمام انواع بافت‌هایی که یک خزه‌ی کامل را تشکیل می‌دهند، تمایز یابند. پیتر کانوی، دانشمند اکولوژیست می‌گوید:
به‌خاطر این سازگاری‌ها، احتمال بیشتری وجود دارد که خزه‌ها بتوانند درمقایسه‌با دیگر گیاهان از انجمادهای طولانی‌مدت جان سالم به در ببرند.
به‌دنبال انتشار خبر بازیابی خزه به‌وسیله‌ی لافارژ، گروه کانوی نیز اعلام کردند که آن‌ها یک خزه‌ی ۱۵۰۰ ساله را که در عمق بیش از ۹۰ سانتی‌متری زمین در لایه‌ی منجمد خاک در قطب جنوب دفن شده بود، احیا کرده‌اند. کانوی گفت:
محیط لایه‌ی منجمد خاک بسیار پایدار است و این لایه‌ی خاک منجمد دائمی می‌تواند خزه‌ها را دربرابر استرس‌های موجود در سطح زمین مانند چرخه‌های انجماد و ذوب سالانه یا تابش‌های آسیب‌زننده به DNA حفظ کند.
رشد مجدد خزه‌هایی به قدمت چندین قرن نشان می‌دهد که یخچال‌ها و لایه‌ی منجمد خاک صرفا گورستان حیات پرسلولی نیست، بلکه می‌تواند به موجودات زنده کمک کند که دوره‌های یخبندان را سپری کنند. همان‌طور که گرمای ناشی از فعالیت‌های انسانی در حال کاهش پوشش یخی قطب شمال و جنوب است، هر چیزی که زنده از این یخ‌ها بیرون آید، آغازگر اکوسیستم جدیدی در قطب خواهد بود. کانوی توضیح می‌دهد همان‌طور که یخِ در حال ذوب‌شدن، سطوح زمین را آشکار می‌کند، زمین به‌وسیله‌ی گیاهانی که اسپور آن‌ها در فواصل طولانی ازطریق باد جا‌به‌جا می‌شود، اشغال می‌شود. البته سرعت چنین نوع پراکنشی آهسته است و اغلب چندین دهه زمان می‌برد. او درمورد خزه‌ای که پیدا کرده است، می‌گوید:
اما هنگامی که موجودی بتواند در محل خودش زنده بماند، این واقعا روند تکثیر را تسریع می‌کند. این خزه‌ها می‌توانند طی یک شب منظره‌ای سبز به‌وجود آورند و راه را برای رسیدن و تثبیت دیگر ارگانیسم‌ها هموار کنند.
درحالی‌که این خزه‌های قدیمی کشف‌شده به‌وسیله‌ی لافارژ و کانوی جالب توجه به‌نظر می‌آیند، بازماندگان عصر یخی فراتر از این گروه از گیاهان هستند. تاتیانا ویشنیوتسکایا، مدت‌ها است میکروب‌های باستانی را مورد مطالعه قرار می‌دهد. او که میکروبیولوژیستی از دانشگاه تنسی است، لایه‌ی منجمد خاک سیبری را تا عمق زیادی مورد حفاری و مطالعه قرار داده است. هدف او شناسایی زنجیره‌ی ارگانیسم‌های تک‌سلولی است که در عصرهای یخبندان گذشته شکوفا شده‌اند. او باکتری‌هایی با قدمت میلیون سال را در یک پتری دیش به زندگی بازگردانده است. وی می‌گوید:
آن‌ها بسیار شبیه باکتری‌هایی هستند که شما امروزه می‌توانید در محیط‌های سرد ببینید.
اما سال گذشته، گروه ویشنیوتسکایا خبر از یک کشف تصادفی دادند؛ موجودی با یک مغز و سیستم عصبی که درک دانشمندان از انعطاف‌پذیری موجودات زنده را متحول کرد. طبق روال معمول، پژوهشگران درحال جستجوی ارگانیسم‌های تک‌سلولی بودند. پیش‌تر تصور می‌شد تک‌سلولی‌ها تنها شکلی از حیات محسوب می‌شوند که پس از میلیون‌ها سال در لایه‌ی منجمد احیاپذیر هستند. آن‌ها مواد منجمد را در آزمایشگاه در پتری دیش قرار دادند و چیز عجیبی دیدند: در میان باکتری‌ها و آمیب‌ها یک کرم بندبند که در یک انتهای آن سر و در انتهای دیگر آن مخرج قرار داشت، دیده شد. او یک نماتود بود. ویشنیوتسکایا گفت: «ما شگفت‌زده و هیجان‌زده شدیم.»
این نماتود که طولی به‌اندازه‌ی نیم میلی‌متر داشت، به زندگی بازگشته بود و پیچیده‌ترین موجودی است که تاکنون کسی توانسته پس از مدت زمانی طولانی انجماد آن را به زندگی برگرداند. ویشنیوتسکایا تخمین می‌زند که این نماتود ۴۱ هزار ساله باشد و پیرترین جانور زنده‌ای است که تاکنون کشف شده است. این کرم ریز در خاک زیر پای نئاندرتال‌ها سکونت داشته و تا به امروز زنده مانده است تا شاهد حضور انسان مدرن نیز باشد. کارشناسان می‌گویند که این نماتود برای زنده ماندن به‌مدت هزاران سال در لایه‌ی منجمد خاک به‌خوبی مجهز شده است. گیتان بورگونی، پژوهشگر نماتود در بلژیک که در مطالعه‌ی ویشنیوتسکایا مشارکتی نداشته است، می‌گوید:
این موجودات تقریبا در هر شرایطی زنده می‌مانند.
او توضیح می‌دهد که نماتودها در زیستگاه‌های متنوعی در سرتاسر زمین وجود دارند. بورگونی جوامعی از نماتودها را در ۳ کیلومتری زیر سطح زمین در چاه‌های معدنی در آفریقای جنوبی پیدا کرده است که در شرایط دمایی دشوار و بی‌اکسیژنی در حال زندگی بوده‌اند. هنگامی که شرایط محیطی بدتر می‌شود، برخی از گونه‌های نماتود می‌توانند وارد مرحله‌ای مانند خواب زمستانی شوند که در آن زودتر غذا خورده و یک پوشش محافظت کننده‌ای دور خود ایجاد می‌کنند که از آن‌ها دربرابر شرایط سخت محیطی محافظت می‌کند.
ویشنیوتسکایا مطمئن نیست آیا نماتودی که آن‌ها از لایه‌ی منجمد خاک بیرون کشیده‌اند، در این دوره بوده است یا نه؛ اما حدس می‌زند نماتود ازلحاظ نظری می‌توانسته درصورت تداوم حالت انجماد به‌مدت ناحدود زنده بماند. اگر سلول‌های این جاندار دست‌نخورده باقی بماند، می‌تواند تا بی‌نهایت به حیاتش ادامه دهد. بورگونی نیز با این امر موافق است. او درحالی‌که تصدیق می‌کند کشف نماتودهای عصر پلیستوسن یک شگفتی عظیم بوده است، می‌گوید:
اگر آن‌ها برای ۴۱ هزار سال زنده مانده باشند، من درمورد حد نهایی زنده ماندنشان نظری ندارم.
او به استقامت استثنایی نماتودها در یک زمینه‌ی کیهانی می‌نگرد و می‌گوید:
این یک خبر بسیار خوب برای منظومه‌ی شمسی است و این شاهکارهای بقا ممکن است نشان از وجود حیات در دیگر سیاره‌ها باشد.
روی زمین، بسیاری از گونه‌ها در اثر تغییرات اقلیمی ناشی از فعالیت‌های انسانی در مسیر انقراض قرار گرفته‌اند. اما نزدیکی قطب‌های درحال ذوب شدن چندین ارگانیسم درحال به نمایش گذاشتن استقامتی باورنکردنی هستند. این یک بشارت اکولوژیکی است که برخی از موجودات زنده از پرنده گرفته تا پروانه‌ها و کل‌های یالدار با مهاجرت طی فواصل طولانی و خطرناک برای یافتن زیستگاه‌های مناسب، زنده مانده‌اند. اما بیشتر یافته‌های اخیر به یک روش مهاجرتی متفاوت یعنی «مهاجرت در زمان» اشاره دارند. پس از خوابی طولانی در حاشیه‌های یخی زمین، باکتری‌ها، خزه‌ها و نماتودها در حال بیدار شدن در یک دوره‌ی زمین‌شناسی جدید هستند و برای این نمونه‌های بی‌همتا از استقامت، آب‌وهوا در بهترین شرایط است.
نظرات