باکتری‌های آهن‌خوار

جالب آن که تنها قطعات باقیمانده این کشتی مدفون در قعر اقیانوس نشان از خورده شدن بدنه فولادی عظیم‌الجثه آن توسط باکتری‌های آهن‌خوار ساکن در اعماق اقیانوس می‌داد. در واقع با گذشت 96 سال از غرق شدن تایتانیک میکروب‌های آهن خوار (iron-eating microbes) به آرامی ساختمان تایتانیک را از بین برده‌اند. شاید هم میکروب‌ها به داد این کشتی غول‌پیکر سرگردان در بی‌کرانگی آب‌های سرد اقیانوس رسیده‌اند و نگذاشته‌اند تا تایتانیک وزن خود را بیش از این تحمل کن.

با این تفاسیر برایتان شاید کمتر تعجب‌آور باشد اگر بشنوید که در زیر یخ‌های قطب جنوب باکتری‌هایی زندگی می‌کنند که بجای اکسیژن از آهن برای تنفس استفاده می‌کنند.

آهن، عامل رشد باکتری‌ها

آهن یکی از عناصر اصلی زمین وتمام موجودات زنده است، به‌ گونه‌ای که برای فعالیت طبیعی نیاز به دریافت مقادیر مشخصی از آن دارند. با وجود فراوانی این عناصر در طبیعت و در دسترس بودن مقادیر کافی از آن، دریافت آهن توسط موجود زنده همیشه امکان‌پذیر نیست. در واقع میکروارگانیسم‌ها توسط اسید، آهن نامحلول را به ترکیبات آلی تغییر می‌دهند. این عنصر بعنوان یک فاکتور مهم در رشد و متابولیسم میکروارگانیسم‌های هوازی و بی هوازی دخالت می‌کنند و در واقع تمام باکتری‌ها بجز باکتری‌های اسید لاکتیک به آن نیاز دارند. آهن در پدیده‌های فیزیولوژیکی و متابولیکی مانند زنجیره‌های انتقال الکترون، جذب و تثبیت نیتروژن، واکنش‌های اکسیداسیون و احیاء و به عنوان آنزیم نقش مهمی ایفاء می‌کند.

میکروب‌های سیاره یخی

اخیرا پژوهشگران از زیر یخ‌های قطب جنوب که به علت عمق بسیار زیاد محل پیدا شدن کمتر موجود ریز زنده‌ای تلقی می‌شود، مجموعه میکروب‌هایی را با عمر 5/1 میلیون سال کشف کردند.

این یافته نشان دهنده نمونه و مدلی از امکان دوام حیات به مدت بسیار طولانی در یک سیاره یخی در جایی از کهکشان و نقاط دیگر زمین است. این میکروب‌ها که بدون نور و اکسیژن زندگی می‌کنند در میان آب‌های حاصل از یخ‌های ذوب شده در قطب جنوب بیرون جهیده‌اند. در واقع این ریز ارگانیسم‌ها فاقد اکسیژن هستند و از ترکیبات سولفور برای استحصال آهن در سنگ بستر در زیر یخچال‌ها استفاده می‌کنند.

تحقیق در مورد احتمال یافت شدن بقیه میکروب‌ها و موجودات زنده آزمایش‌های ژنتیکی این میکروب‌ها نشان می‌دهد احتمالا آنها شبیه میکروب‌های قابل یافت در محیط‌های دریایی هستند و این فرضیه را مطرح می‌کند که آنها بخشی از یک جمعیت بزرگ میکروب‌ها هستند که زمانی در دریا زندگی می‌کرده و بر اثر کاهش سطح آب دریا از آن جدا افتاده و در زیر این بخش قطب محبوس شده‌اند.

مبارزه برای تداوم حیات

میکروب‌ها با سازه زیستی 5/1 میلیون ساله کشف شده زیر یخ‌های قطب جنوب قرن‌ها در تاریکی مطلق قرار داشته و تنها با استفاده از مواد معدنی و مواد زیستی قابل پوسیدگی که در زیر این صفحه یخی قرار گرفته‌اند، تغذیه کرده‌اند.

کشف این سازه می‌تواند تأکیدی به سرسختی حیات و ظرفیت آن برای نجات یافتن در سخت‌ترین شرایط به شمار رود که در نهایت روزی به کشف حیات در شرایطی مشابه در زمین و یا دیگر سیاره‌ها منجر خواهد شد.

کشف اجتماع این میکروب‌ها درست مشابه کشف جنگلی است که بیش از یک میلیون سال کسی به آن پا نگذاشته است. این گونه کشف شده تفاوت چندانی با نمونه‌های معاصر نداشته و تنها تفاوت چشمگیر در آنها میزان مقاومت بالا در برابر شرایط سخت زندگی است.جالب است بدانید که دانشمندان میکروب‌های جدید را با بررسی آبهای بسیار شوری که از شکاف صخره‌ای یخی جاری بود کشف کردند و دریافتند که در این آب هیچ اکسیژنی وجود ندارد و این به آن معنی است که آب برای مدتی طولانی در مکانی عایق و دور از اتمسفر قرار داشته است.

محققان بر این باورند که میکروب‌های کشف شده از نوعی ساختار زیستی دریایی به وجود آمده‌اند که روزگاری در میان اقیانوس‌های کهن می‌زیسته‌اند و با گذشت زمان و در حدود 5/1 تا 2 میلیون سال گذشته میکروب‌ها در حوضچه‌ای از آب بسیار شور محصور شده‌اند که این حوضچه به صورت تقریبی 400 متر در زیر صفحه یخی قرار گرفته است.

ذخیره رو به کاهش آهن در اقیانوس آرام

ذخیره آهن در اقیانوس آرام نیز در حال کاهش است. دانشمندان پس از بررسی‌های بسیار علت مساله را کمبود آهن آب معرفی کردند.

قضیه از این قرار است که سلول‌های مرده فیتوپلانکتون‌ها و نیز مدفوع جانورانی که در دریا زیست می‌کنند به قعر دریا فرستاده می‌شوند و میکروب‌های موجود در آب آنها را می‌خورند و مجدداً مواد شیمیایی غیرآلی از جمله گازکربنیک تولید می‌کنند. این گازکربنیک‌ها به سرعت به سطح آب برگردانده می‌شوند. در چنین آبی فیتوپلانکتون‌ها با جذب دی اکسیدکربن سرعت فتوسنتزشان افزایش یافته و به سرعت شکوفا می‌شوند. اما در صورتی که مقداری نیتروژن و فسفر در اختیار فیتوپلانکتون‌ها قرار بگیرد دیگر نمی‌توانند با این سرعت رشد کنند.

آهن یکی از عناصر اصلی در فرآیند فتوسنتز است که طی آن دی اکسیدکربن هوا جذب و اکسیژن آزاد می‌شود. اغلب فیتوپلانکتون‌ها تنها پس از تثبیت نیتروژن می‌توانند از آن برای ساخت پروتئین استفاده کنند.

بخش عمده نیتروژن به وسیله باکتری‌ها و سیانوباکتری‌هایی تثبیت می‌شود که گاز نیتروژن را به آمونیم تبدیل می‌کنند. باکتری‌ها و سیانوباکتری‌ها برای تسهیل واکنش مورد نظر از آنزیم نیتروژناز استفاده می‌کنند که این آنزیم نیز برای عملکرد صحیح خود نیازمند آهن است. از طرفی انرژی مورد نیاز برای تثبیت نیتروژن به وسیله مولکولی تامین می‌شود که فرآیند تولید این مولکول نیز در حضور آهن بهتر صورت می‌گیرد.

پونه شیرازی