چگونه پژوهشگران میکروب‌هایی را پیدا کردند که از بلیت سفر به ماه کمیاب‌تر هستند

برنامه فضایی آپولو ناسا درمجموع ۲۴ نفر را بین سال‌های ۱۹۶۸ تا ۱۹۷۲ به ماه فرستاد. اما تاکنون فقط چهار نفر موفق شده‌اند از زمان کشف میکروب Legendrea loyezae در سال ۱۹۰۸ تا زمان انتشار مقاله جدید پژوهشگران (دسامبر ۲۰۲۲)، آن را پیدا کنند.

با درنظر گرفتن هزینه، منطقی است که تعداد افرادی که به ماه سفر کرده‌اند، کم باشد. اما نگاه کردن زیر میکروسکوپ به بودجه میلیارد دلاری نیازی ندارد و فقط یک میکروسکوپ می‌خواهد و کسی که بخواهد پشت آن بنشیند.

پژوهشگران در مطالعه اخیر خود ۲۰ گونه جدید میکروب و همچنین ۱۰۰ گونه نادر را کشف کردند. هر نمونه جدید دی‌ان‌ای که آن‌ها پیدا می‌کنند، به قطعه‌ی دیگری از پازل تکامل دست پیدا می‌کنند. دانشمندان می‌توانند از این پازل پیچیده برای تجزیه‌و‌تحلیل نحوه عملکرد موجودات زنده استفاده کنند. برای مثال، برخی از ژن‌ها نشانه‌هایی درمورد نحوه تنفس موجودات دارند یا می‌توانند اطلاعاتی درمورد مکان آن موجود روی درخت زندگی ارائه دهند.

دلیل اینکه تعداد بسیار کمی از دانشمندان این میکروب‌ها را دیده‌اند، این است که روش نمونه‌گیری مناسب نبوده است. بیشتر تیم‌های پژوهشی از چند مکان معدود یا حتی فقط از یک مکان نمونه‌برداری می‌کنند.

پژوهش جدید که دو سال طول کشید، شامل جمع‌آوری و بررسی بیش از هزار نمونه بود. پژوهشگران از دریاچه‌ها و برکه‌های ورشو در لهستان و رسوبات دریایی دریای شمال و دریای مدیترانه در سواحل ایتالیا و پرتغال، تا رودخانه‌های گچی در دورست بریتانیا، به‌دنبال میکروب‌ها گشتند. تلاش آن‌ها نتیجه داد و بیش از ۵۰۰ گونه میکروب ازجمله گونه‌های جدید و کمیاب را پیدا کردند.

اولین حیات روی زمین به شکل موجودات بسیار کوچکی که چشم انسان نمی‌تواند آن‌ها را ببیند، در آب ظاهر شد و میلیاردها سال به همین شکل باقی ماند.

برخی از این موجودات میکروسکوپی از موجودات ساده به موجودات پیچیده‌تر تکامل پیدا کرده‌اند و درنهایت تمام اشکال حیات قابل مشاهده اطراف ما را به وجود آورده‌اند. برخی دیگر تغییر چندانی نکرده‌اند و اندازه کوچک خود را حفظ کرده‌اند.

میکروارگانیسم‌ها اولین شکارچیان روی زمین بودند و اشتهای زیاد آن‌ها موجب تکامل اشکال پیچیده‌تر حیات در دوران اولیه تاریخ زمین شد. پس از تکامل حیات پیچیده، میکروب‌ها به منبع غذای موجودات دیگری مانند کریل‌ها و پلانکتون‌ها تبدیل شدند که آن‌ها نیز به‌نوبه‌‌ی‌ خود غذای گونه‌های بزرگ‌تر هستند. اگر موجودات انتهای زنجیره غذایی ناپدید شوند، تمام قسمت‌های بالای آن نیز فرو خواهد ریخت.

مقیاس زمانی این اتفاق آن قدر طولانی است که درک آن سخت است. اگر تاریخ ۴/۵ میلیارد ساله زمین را در قالب یک سال فشرده کنیم، حیات در مقیاس میکروسکوپی تا پایان اکتبر وجود خواهد داشت. انسان‌ها در ۳۰ دقیقه آخر سال ظاهر می‌شوند و ما در کمتر از سه ثانیه پیش از سال جدید از وجود میکروب‌ها آگاه می‌شویم.

درخت زندگی نحوه ارتباط موجودات را با یکدیگر نشان می‌دهد. با نگاه کردن به آن می‌توانید ببینید که بیشتر حیات روی زمین هنوز در مقیاس ریز است و حیوانات، گیاهان و قارچ‌ها به دسته کوچکی از شاخه‌ها درون گروه یوکاریوت‌ها محدود شده‌اند. برخلاف دو گروه دیگر یعنی آرکئاها و باکتری‌ها، دی‌ان‌ای یوکاریوت‌ها در هسته سلول قرار دارد.

میکروب Legendrea loyezae در شاخه مژک‌داران یوکاریوت‌ها قرار دارد. اکسیژن برای این موجود کشنده است و شاخک‌هایی دارد که برای شکار کردن طعمه کشیده و جمع می‌شوند.

دانشمندان هزاران گونه از مژک‌داران را کشف کرده‌اند. مژک‌داران در محیط‌های آبی، لایه نازک آب درون خاک و حتی در جاهایی که فاقد اکسیژن است، زندگی می‌کنند. اگرچه زندگی آن‌ها به آب وابسته است، در شرایط خشک می‌توانند ساختار محافظی را تشکیل دهند و تا زمانی که محیط آن‌ها دوباره مرطوب شود، در حالت خفته باقی بمانند.

مژک‌داران فقط از یک سلول تشکیل شده‌اند، بااین‌حال تنوع شگفت‌آوری دارند. این موجودات استراتژی‌های جالبی برای شکار دارند. برخی از آن‌ها در خوردن رشته‌های سیانوباکتری تخصص دارند و آن‌ها را مانند اسپاگتی به داخل خود می‌کشند. آن‌ها می‌توانند شنا کنند. برخی دیگر ازجمله ورتیسلا زندگی بی‌تحرکی دارند و و به کمک ساقه‌ای خود را به سطوح زیر آب متصل نگه می‌دارند.

ورتیسلا مژک‌داری است که ساقه‌ای دارد که به کمک آن خود را به سطوح متصل نگه می‌دارد.

برخی از گونه‌های مژک‌داران روابط فیزیکی دائمی را با ارگانیسم‌های دیگر ایجاد می‌کنند که همزیستی نامیده می‌شود. برای مثال آن‌ها می‌توانند جلبک‌های سبز را درون خود نگه دارند تا قندی را که جلبک‌ها ازطریق فتوسنتز تولید می‌کنند، مصرف کنند. درعوض، این مژک‌داران از جلبک‌ها دربرابر ویروس‌ها و شکارچیان دیگر محافظت می‌کنند (بله، حتی جلبک‌ها هم می‌توانند به عفونت‌های ویروسی دچار شوند).

برخی از گونه‌های مژک‌داران خصوصاً در محیط های پراکسیژن در جوامع متراکم زندگی می‌کنند. اما برخی دیگر به شکل پراکنده زندگی می‌کنند به‌طوری‌که پیدا کردن آن‌ها به سختی پیدا کردن سوزن در انبار کاه است.

لوکسودس روستروم (Loxodes rostrum) یکی از اعضای شاخه مژک‌داران است که با جلبک سبز رابطه همزیستی درونی دارد.

هدف پژوهشگران این است که تا جایی که می‌توانند گونه‌های نادر و غیرعادی میکروب‌ها را پیدا کنند. آن‌ها از دانش خود درمورد اکولوژی گونه‌ها به‌عنوان سرنخی برای مطالعات‌ آینده استفاده می‌کنند. اگر آن‌ها بدانند که یک میکروب زندگی در زیستگاه‌های تاریک و بدون اکسیژن را ترجیح می‌دهد، در سطح آب یعنی جایی که اکسیژن و نور فراوانی در آن وجود دارد، به‌دنبال آن نخواهند گشت. پژوهشگران پس از هزاران ساعت بررسی پرزحمت و طاقت‌فرسا پشت میکروسکوپ موفق شدند چهار Legendrea loyezae را پیدا کنند.

احساس جدا بودن از میکروب‌های نامرئی آسان است. بسیاری از ما هرگز موفق نمی‌شویم که در طول زندگی خود آن‌ها را زیرمیکروسکوپ ببینیم. اما کسب دانش درمورد میکروب‌ها به برخی از مهم‌ترین کشفیات علمی تاریخ کمک کرده است.

میکروب‌ها با ایجاد بیماری‌های حیوان و گیاهی و رشد گسترده در دریا که مزارع پرورش آبزیان را از بین می‌برد، موجب مرگ موجودات دیگر می‌شوند.

اما ما نمی‌توانیم بدون آن‌ها زندگی کنیم. میکروب‌ها مسئول بقای اکوسیستم‌های ما و احیای آن‌ها پس از آسیب‌هایی مانند آلودگی یا تغییرات اقلیمی هستند. ما نمی‌توانیم بدون میکروارگانیسم‌ها غذای خود را پرورش دهیم. آن‌ها فاضلاب‌ها را تمیز می‌کنند. برخی می‌توانند آنتی‌بیوتیک و داروهای دیگر را تولید کنند. برخی هم در تولید غذا نقش دارند.

بنابراین، کاوش در دنیای میکروبی اگرچه کاری بسیار پرزحمت و طاقت‌فرسا است، ارزش این تلاش را دارد.