تابآوری شگفتانگیز مخمر نان در برابر شرایط شبیهسازیشده مریخ
پژوهشی تازه نشان میدهد ارگانیسمی تکسلولی که هر روز در نانپزی و صنایع زیستی به کار میرود، ممکن است سرنخهایی مهم درباره امکان بقا در سیاره سرخ در اختیار دانشمندان بگذارد.
دکتر «پوروشارث آی. راجیاگورو» (Porusharth I. Rajiyaguru)، دانشیار گروه بیوشیمی در «موسسه علوم هند» (IISc) در بنگلور، به همراه همکارانش، نشان داده است که «ساکارومایسس سرویزیه» (Saccharomyces cerevisiae) میتواند فشارهای فیزیکی و شیمیایی مشابه شرایط مریخ را تحمل کند. او در گفتوگو با خبرنگار آناتک درباره چرایی انتخاب این موجود ساده، چالشهای فنی آزمایش و پیامدهای این یافته برای ماموریتهای فضایی آینده توضیح میدهد.
آیا میتوانید بگویید برای خوانندگان ما دقیقا مخمر نان چیست و چرا چنین ارگانیسم بهظاهر معمولی را برای آزمون بقا در شرایط شبیه فضا انتخاب کردید؟
مخمر نان همان ارگانیسم بسیار کوچکی است که برای پخت نان استفاده میشود؛ یک قارچ تکسلولی به نام «ساکارومایسس سرویزیه» (Saccharomyces cerevisiae) مخمر یکی از قدرتمندترین ارگانیسمهای مدل در زیستشناسی است. این موجود بسیاری از فرایندهای سلولی پایه را با سلولهای انسانی مشترک است، به سرعت رشد میکند و ژنوم آن به طور کامل نقشهبرداری شده است.
از آنجا که ساده، مقاوم و به خوبی مطالعهشده است، مخمر اغلب نخستین سرنخها را درباره اینکه حیات پیچیده چگونه ممکن است به محیطهای افراطی پاسخ دهد، در اختیار ما میگذارد. پیشتر نیز از مخمر در آزمایشهای گوناگون مرتبط با فضا استفاده شده است و ما در آزمایشگاه خود یک دهه است که روی مخمر مطالعه میکنیم. دقیقا به همین علت آن را برای این پژوهش انتخاب کردیم.
چه چیزی مریخ را به مکانی بسیار دشوار برای حیات تبدیل میکند؟ آیا میتوانید به طور خلاصه دو چالش اصلی را که آزمودید؛ یعنی امواج ضربهای شدید و نمکهای سمی موجود در خاک مریخ، توضیح دهید؟
مریخ چندین وضعیت افراطی دارد که برای بیشتر سلولهای زنده بیش از حد خشن است. در مطالعه ما، بر دو مورد از آنها تمرکز کردیم: امواج ضربهای با شدت بالا که هنگام برخورد شهابسنگها رخ میدهند و نمکهای پرکلرات موجود در خاک مریخ. از آنجا که مریخ جو بسیار نازکی دارد، شهابسنگها با نیرویی عظیم به سطح آن برخورد میکنند و فورانهای ناگهانی و بسیار شدید فشار و دما ایجاد میکنند.
ما این امواج ضربهای را در آزمایشگاه با شدتی تا ۵.۶ ماخ بازآفرینی کردیم که تا جایی که میدانیم، پیش از این هرگز روی مخمر آزموده نشده بود. خاک مریخ همچنین حاوی مقادیر بالایی از پرکلراتها است؛ نمکهایی از نظر شیمیایی خشن که میتوانند به زیستمولکولهای ضروری آسیب برسانند. این پرکلراتها یکی از چالشهای شیمیایی اصلی برای حیات در مریخ به شمار میروند.
پیش از این هیچکس سلولهای زنده را در معرض امواج ضربهای با چنین شدتی قرار نداده بود. بزرگترین مانع فنی در راهاندازی این آزمایش چه بود؟
یکی از بزرگترین موانع، راهاندازی لوله HISTA [لوله شوک با شدت بالا برای اخترشیمی]برای قرار دادن سلولهای زنده مخمر در معرض امواج ضربهای بود؛ کاری که پیش از این انجام نشده بود و سپس بازیابی مخمر با حداقل آلودگی برای انجام آزمایشهای بعدی.
مخمر چگونه از خود محافظت کرد؟ اشاره کردید که درون سلول ساختارهای ویژهای تشکیل میدهد؛ آیا میتوانید آنها را به شکلی توصیف کنید که بتوانیم تصور کنیم درون سلول چه اتفاقی میافتد؟
وقتی مخمر تحت تنش قرار میگیرد، با سازماندهی مجدد مولکولهای درون سلول واکنش نشان میدهد و ساختارهای کوچک و نقطهمانندی به نام «کندنساتها» (condensate) تشکیل میدهد. این یک سازوکار پاسخ به تنشِ حفاظتشده از مخمر تا انسان است. تصور کنید شهری برای یک طوفان آماده میشود؛ مردم در پناهگاهها گرد هم میآیند تا منابع حفظ و بهشکل خردمندانه استفاده شوند. مخمر نیز کاری مشابه انجام میدهد. این موجود قطرات بسیار کوچکی درون سلول تشکیل میدهد که «کندنساتهای RNP» نامیده میشوند.
برای اثبات اینکه این ساختارها واقعا برای بقا اهمیت دارند، از مخمرهای جهشیافتهای استفاده کردید که نمیتوانستند آنها را بسازند. چه اتفاقی برای آن سلولها افتاد؟
ما از یک [مخمر] جهشیافته استفاده کردیم که توانایی تشکیل این ساختارها را ندارد. این [مخمر] جهشیافته را تحت شرایط پرکلرات مشابه آزمودیم و دریافتیم که در مقایسه با سویهای که میتواند کندنساتها را مونتاژ کند، کندتر رشد میکند. این موضوع نشان میدهد که کندنساتها ممکن است نقشی فعال در تقویت رشد تحت این شرایط داشته باشند.
کدام بخش از نتایج بیش از همه شما را شگفتزده کرد؟ آیا انتظار داشتید مخمر تا این اندازه مقاوم باشد؟
از دیدن اینکه مخمر در برابر امواج ضربهای با شدت ۵.۶ ماخ زنده ماند، شگفتزده شدیم. سلولها به یک دوره بازیابی طولانی نیاز داشتند، اما در نهایت کاملا به طور طبیعی رشد کردند. تا جایی که ما میدانیم، پیش از این هرگز نشان داده نشده بود که سلول زندهای بتواند امواج ضربهای با چنین شدتی را تحمل کند، بنابراین مشاهده بقای مخمر در این شرایط جالب توجه بود.
با نگاه به آینده؛ این کشف چگونه میتواند عملا به مأموریتهای فضایی آینده کمک کند؟ برای مثال، آیا ممکن است مخمر به عنوان نوعی «حسگر زنده» به مریخ سفر کند؟
از آنجا که مسیرهای پاسخ به تنش از مخمر تا انسان حفاظتشده هستند، یافتههای ما کاربردهای گستردهتری را نیز القا میکند. از نظر اصولی، کندنساتهای RNP میتوانند به عنوان نشانگرهای زیستی برای ارزیابی تنش یا سلامت سلولی پیش و پس از ماموریتهای فضایی به کار روند؛ زیرا تشکیل گرانولهای RNA القاشده توسط تنش، در سلولهای انسانی نیز یک ویژگی حفاظتشده است.
انتهای پیام/
