“أميبا النار” المتطرفة تدفع حدود الحياة المعقدة

“أميبا النار” المكتشفة حديثًا تتخطى حدود الحياة على الأرض

بقلم أندريا طومسون حرره سارة لوين فريزر

لقد حطمت الأميبا الصغيرة رقما قياسيا كبيرا.

يمكن للأنواع المكتشفة حديثًا من الكائنات وحيدة الخلية أن تنقسم وتتكاثر عند درجة حرارة تصل إلى 63 درجة مئوية (145 درجة فهرنهايت)، وهي أعلى من أي شكل معقد آخر معروف من أشكال الحياة. يقول عالم البيئة الميكروبية وعالم الأحياء الفلكية لوك ماكاي، الذي لم يشارك في الدراسة الجديدة، إن هذا الاكتشاف – الموصوف في دراسة ما قبل الطباعة على الخادم bioRxiv ولم تتم مراجعته بعد – “يدفع حدود فهمنا لحدود الحياة على الأرض والآثار المترتبة على الحياة خارج الأرض – أين وكيف يمكن للحياة أن تترسخ وتزدهر”.

ركزت الكثير من الأبحاث الحالية حول الكائنات المتطرفة – وهي أشكال الحياة التي تزدهر في درجات الحرارة القصوى أو مستويات الحموضة أو الظروف البيئية الأخرى – على البكتيريا والعتائق التي تعتبر أبسط في بيولوجيتها، وتفتقر إلى نواة أو عضيات خلوية مرتبطة بغشاء. صاحب الرقم القياسي لتحمل درجات الحرارة العالية لأي كائن حي هو العتيق، ميثانوبيروس كاندليريوالتي يمكن أن تنمو عند درجات حرارة 122 درجة مئوية (حوالي 252 درجة فهرنهايت). البكتيريا الأكثر محبة للحرارة بكتيريا Geothermobacterium Ferrerreducensيمكن أن تنمو في درجات حرارة تصل إلى 100 درجة مئوية (212 درجة فهرنهايت).

حول دعم الصحافة العلمية

إذا كنت تستمتع بهذا المقال، ففكر في دعم صحافتنا الحائزة على جوائز من خلال الاشتراك. من خلال شراء اشتراك، فإنك تساعد على ضمان مستقبل القصص المؤثرة حول الاكتشافات والأفكار التي تشكل عالمنا اليوم.

لكن الحكمة التقليدية منذ أوائل سبعينيات القرن الماضي كانت أن حقيقيات النوى – وهي كائنات تحتوي على نواة خلية، من الأميبا إلى الحيوانات – لن تكون قادرة على التعامل مع درجات الحرارة المرتفعة بسهولة، نظرًا لبيولوجيتها الأكثر تعقيدًا. على سبيل المثال، يمكن لدرجات الحرارة المرتفعة أن تتسبب في انهيار البروتينات الضرورية للحياة. كان يُعتقد أن الحد الأقصى لدرجة الحرارة في حقيقيات النوى يبلغ 62 درجة مئوية، وقد ثبت أنها تتحمل درجات حرارة تصل إلى 60 درجة مئوية فقط.

لاستكشاف عالم كائنات حقيقية النواة، أخذت أنجيلا أوليفيريو، عالمة الأحياء الدقيقة في جامعة سيراكيوز، وطالبة الدراسات العليا بيريل رابابورت، عينات من متنزه لاسين البركاني الوطني، في سلسلة جبال كاسكيد في شمال كاليفورنيا، وزرعتها في قوارير في مختبرهما. وبعد بضعة أسابيع من النمو، اكتشف الباحثون أنواع الأميبا التي لم يسبق لها مثيل في قوارير تم حفظها في درجات حرارة مماثلة لتلك الموجودة في النهر الذي وجدت فيه. ومع ارتفاع درجة الحرارة، أطلق الباحثون على الأميبا اسم إنسينداميبا المتتالية (بمعنى “أميبا النار … من الشلالات” حسب النسخة الأولية) استمر في المضي قدمًا. لقد كان قادرًا على تكرار نفسه في درجات حرارة تصل إلى 63 درجة مئوية، ويظل نشطًا عند درجة حرارة تصل إلى 64 درجة مئوية، ويشكل طبقة واقية ويظل مغلفًا به عند درجة حرارة تصل إلى 70 درجة مئوية (يستيقظ مجددًا عندما تنخفض درجة الحرارة مرة أخرى). يقول أوليفيريو: “لقد كانت عقولنا في حالة ذهول نوعًا ما في تلك المرحلة”.

وقام الباحثون أيضًا بتسلسل جينوم الأميبا ونظروا إلى بروتيناتها، وهي البروتينات التي من المتوقع أن تنتجها جيناتها. وتشير النتائج التي توصلوا إليها إلى أن البروتينات التي تستخدمها لها متوسط ​​درجة حرارة انصهار أعلى من تلك الخاصة بأقرب أقاربها من الأميبا.

يقول ماكاي، الذي يعمل في شركة أبحاث التكنولوجيا الحيوية Symbiotic Biosystems: «قد يبدو الفرق بين 60 درجة مئوية و63 درجة مئوية صغيرًا، ولكنه يمثل تحولًا كبيرًا نسبيًا في فهمنا الحالي لحدود حقيقيات النواة».

إن لهذا الاكتشاف آثارًا تتجاوز فهم علم الأحياء المتزعزع، لأن فهم كيفية نجاة هذه الكائنات من الحرارة العالية يمكن أن يساعد الباحثين على تطوير بروتينات وإنزيمات تتحمل الحرارة لتطبيقات أخرى. “لماذا أهتم بالأميبا في حديقة وطنية عشوائية؟” يقول أوليفيريو. “حسنًا، قد يتم تحسين منظف الغسيل الخاص بك.”

لكنها تتطرق أكثر إلى الآثار الوجودية: “إنها تثير الكثير من الأسئلة المثيرة للاهتمام حول ما هي القيود” على الحياة، كما تقول. “وليس لدينا أي فكرة حقًا…. لقد أخذنا عينات من التيار وحصلنا على هذه الأميبا من إحدى مناطق الطاقة الحرارية الأرضية. يمكن أن تكون هناك أشياء أكثر سخونة هناك. من المحتمل أن تكون موجودة.”

حان الوقت للدفاع عن العلم

إذا استمتعت بهذا المقال، أود أن أطلب دعمكم. العلمية الأمريكية لقد عمل كمدافع عن العلوم والصناعة لمدة 180 عامًا، وربما تكون اللحظة الحالية هي اللحظة الأكثر أهمية في تاريخ القرنين.

لقد كنت العلمية الأمريكية مشترك منذ أن كان عمري 12 عامًا، وقد ساعد ذلك في تشكيل الطريقة التي أنظر بها إلى العالم. SciAm يثقفني ويسعدني دائمًا، ويلهمني شعورًا بالرهبة تجاه عالمنا الواسع والجميل. وآمل أن يفعل ذلك بالنسبة لك أيضا.

إذا كنت الاشتراك في العلمية الأمريكيةأنت تساعد في ضمان أن تغطيتنا تركز على البحث والاكتشاف الهادف؛ وأن لدينا الموارد اللازمة للإبلاغ عن القرارات التي تهدد المختبرات في جميع أنحاء الولايات المتحدة؛ وأننا ندعم العلماء الناشئين والعاملين على حد سواء في وقت لا يتم فيه الاعتراف بقيمة العلم نفسه في كثير من الأحيان.

وفي المقابل، تحصل على الأخبار الأساسية، ملفات بودكاست آسرة، ورسوم بيانية رائعة، لا يمكنك تفويت النشرات الإخبارية ومقاطع الفيديو التي يجب مشاهدتها، ألعاب التحدي، وأفضل الكتابة والتقارير في عالم العلوم. يمكنك حتى إهداء شخص ما اشتراكًا.

لم يكن هناك وقت أكثر أهمية بالنسبة لنا للوقوف وإظهار أهمية العلم. آمل أن تدعمونا في تلك المهمة.