از آنزیم‌های باستانی زمین تا سکونت در مریخ

دکتر اریک گاچر، استاد علوم زیستی در مدرسه زیست‌شناسی انستیتو فناوری جورجیا که تیم محققان در این بررسی را هدایت کرده در گفت‌وگوی اختصاصی با سیب به تشریح دستاوردهای حاصل شده در این مطالعه پرداخته است. او معتقد است چنین بررسی‌هایی می‌تواند به شکل‌گیری تصویر روشن‌تری از گذشته زمین در ذهن دانشمندان منجر شود.

چرا بررسی آنزیم‌هایی که در میلیاردها سال پیش ساکن زمین بوده‌اند تا این حد از اهمیت برخوردار است؟آنزیم‌ها را می‌توان سمبلی از حیات دانست. در حقیقت آنها همچون ریزارگانیسم‌هایی هستند که در هر شرایط دمایی نمی‌توانند زنده بمانند. ما در این بررسی آنزیم‌هایی را مورد بررسی قرار داده‌ایم که در حدود 3 تا 4 میلیارد سال قدمت دارند. این آنزیم‌ها در اصطلاح علمی با عنوان thioredoxin شناخته می‌شوند. نکته جالب توجهی که درخصوص آنها به دست آمده توانمندی خیره‌کننده‌شان در تطبیق دادن خود با دمای بالای محیط است. این آنزیم‌ها در دمایی که تا 32 درجه بالاتر از حداکثر توانایی تحمل دمای نمونه‌ای امروزی است، وجود داشته‌اند. گذشته از این باید به این نکته نیز توجه داشت که آنزیم‌های باستانی زمین در محیط‌هایی که pH اسید پایینی داشته‌اند یعنی محیط‌های اسیدی‌تر تحمل خوبی از خود نشان می‌داده‌اند.

تایید یا رد این نظریه به انجام بررسی‌های زیادی نیاز دارد اما این نکته اساسی و مورد نظر ما نیست. نکته‌ای که بسیار حائز اهمیت است این که در میلیاردها سال پیش آنزیم‌هایی وجود داشته‌اند که حتی در دماهایی که برای بشر امروز درک آن کمی سخت به نظر می‌رسد به حیات خود ادامه می‌داده‌اند. این آنزیم‌ها که در حقیقت نوعی از پروتئین‌ها هستند در محیط‌های بسیار سخت اسیدی و گرم روی زمین ساکن بوده‌اند.

بله، مطالعات ما نشان می‌دهند که زمین پس از سپری کردن دورانی که دمای آن قابل توجه بوده به طرز چشمگیری رو به سردی گذاشته و در بازه زمانی بین 4 میلیارد تا 500 میلیون سال پیش از حالت اسیدی به وضعیت بازی تغییر وضعیت داده است.

ما برای این‌که به نتایج تقریبا قطعی و قابل اطمینانی برسیم از تکنیکی موسوم به بازسازی توالی اجدادی استفاده کرده‌ایم. این تکنیک خاص صرفا برای بررسی ریزارگانیسم‌هایی به کار گرفته می‌شود که قدمت بسیار طولانی دارند. آنزیم‌های مورد نظر ما نیز از جمله موادی به شمار می‌آیند که می‌توان از این تکنیک برای مطالعه آنها استفاده کرد. در این بررسی چند نمونه آنزیم از گروه‌های مختلف از جمله باکتری‌ها را مورد مطالعه قرار داده‌ایم. قدمت این آنزیم‌ها بیش از 2 میلیارد سال است.

دانشمندانی که حیات اولیه روی زمین را بررسی می‌کنند همواره به دنبال کشف سرنخ‌هایی در این زمینه هستند. در هفته‌های گذشته و با انتشار گزارش‌هایی در خصوص این آنزیم‌ها توجهات جهانی به این بررسی معطوف شده است. یکی از اهداف مهمی که در این مطالعه به دنبال آن بوده‌ایم روشن کردن این موضوع مبهم بوده که ارگانیسم‌های ابتدایی ساکن زمین که اکنون از آنها به عنوان نمونه‌های منقرض شده یاد می‌کنند چگونه ‌توانسته‌اند در برابر شرایط بسیار سخت آب و هوایی آن دوران مقاومت کنند. همچنین با بررسی دقیق آنها می‌توانیم به این نکته پی ببریم که اکوسیستم‌های طبیعی آن دوران از چه مشخصه‌های بارزی برخوردار بوده‌اند.

این یک نظریه است که می‌توان آن را به عنوان بخشی از نتیجه‌گیری احتمالی از این تحقیق قلمداد کرد. نتایجی که اکنون فرا روی ما قرار دارد تاییدکننده این نکته است که حیات توانمندی قابل توجهی برای تطبیق خود با طیف وسیعی از محیط‌های سخت دارد. در دوران مختلف زمین شرایط آب و هوایی متفاوتی داشته است اما تقریبا در تمامی این دوران نشانه‌هایی مبنی بر ادامه حیات روی زمین یافت شده است. چنین دستاوردهایی می‌تواند به دانشمندان در ارائه طرح‌هایی خاص برای ادامه حیات بشر در سایر کرات منظومه شمسی کمک کند.

زندگی در اجرام فضایی نظیر ماه و مریخ مشکلات خاص خود را دارند. این اجرام که به شدت مورد توجه سازمان‌های فضایی قرار دارند شرایط سخت آب و هوایی دارند. گذشته زمین نیز همواره تحت‌تأثیر شرایط نسبتا مشابهی بوده است از این‌رو می‌توان با بررسی دقیق چگونگی ادامه حیات در گذشته‌های دور زمین ایده‌هایی برای ادامه حیات روی مریخ و ماه ارائه کرد.