اكتشف باحثو برينستون مستعمرة من البكتيريا تعيش تحت سطح الأرض أكثر من 3 كيلومترات. من خلال إيجاد الحياة في هذه الظروف القاسية ، يوسع العلماء فهمهم لأنواع العادات التي يمكن أن تدعم الحياة.
اكتشفت مجموعة بحثية بقيادة برينستون مجتمعًا معزولًا من البكتيريا على بعد ميلين تحت الأرض تقريبًا يستمد كل طاقته من تحلل الصخور المشعة بدلاً من أشعة الشمس. وفقًا لأعضاء الفريق ، تشير النتائج إلى أن الحياة قد تكون موجودة في ظروف قاسية مماثلة حتى في عوالم أخرى.
تم عزل مجتمع البكتيريا المكتفي ذاتيًا ، والذي يزدهر في المياه الجوفية الغنية بالمغذيات الموجودة بالقرب من منجم ذهب جنوب إفريقيا ، من سطح الأرض لعدة ملايين من السنين. وهي تمثل المجموعة الأولى من الميكروبات المعروفة بأنها تعتمد حصريًا على مركبات الهيدروجين والكبريت المنتجة جيولوجيًا للتغذية. تتشابه الظروف القاسية التي تعيش فيها البكتيريا مع تلك التي تعيش في الأرض في وقت مبكر ، ومن المحتمل أن تقدم رؤى حول طبيعة الكائنات الحية التي عاشت قبل فترة طويلة من حصول كوكبنا على جو أكسجين.
كان على العلماء ، الذين ينحدرون من تسع مؤسسات متعاونة ، أن يحفروا مسافة 2.8 كيلومتر تحت سطح العالم للعثور على هذه الميكروبات غير العادية ، مما دفع العلماء إلى تكهناتهم بأن الحياة يمكن أن توجد في ظروف مماثلة في مكان آخر في النظام الشمسي.
قال تاليس أونستوت ، أستاذ علوم الأرض بجامعة برينستون ورئيس فريق البحث: "ما يجعل عصاري تتدفق حقًا هو إمكانية الحياة تحت سطح المريخ". "لقد تم قطع هذه البكتيريا عن سطح الأرض لملايين السنين ، لكنها ازدهرت في ظروف تعتبرها معظم الكائنات الحية غير ملائمة للحياة. هل يمكن لهذه المجتمعات البكتيرية أن تحافظ على نفسها بغض النظر عما حدث على السطح؟ إذا كان الأمر كذلك ، فإنه يثير احتمال بقاء الكائنات الحية حتى على الكواكب التي أصبحت أسطحها منذ فترة طويلة بلا حياة. "
نشر فريق Onstott نتائجه في عدد 20 أكتوبر من مجلة Science. تضم مجموعة البحث المؤلف الأول Li-Hung Lin ، الذي أجرى العديد من التحليلات كطالب دكتوراه في جامعة برينستون ، ثم كباحث بعد الدكتوراه في معهد كارنيجي.
قال لين ، الذي أصبح الآن في جامعة تايوان الوطنية: "إن هذه البكتيريا فريدة حقًا بالمعنى النقي للكلمة". "نحن نعرف مدى عزل البكتيريا لأن تحليلات المياه التي تعيش فيها أظهرت أنها قديمة جدًا ولم تخففها المياه السطحية. بالإضافة إلى ذلك ، وجدنا أن الهيدروكربونات في البيئة لم تأت من الكائنات الحية ، كما هو معتاد ، وأن مصدر الهيدروجين اللازم لتنفسها يأتي من تحلل الماء عن طريق التحلل الإشعاعي لليورانيوم والثوريوم والبوتاسيوم ".
نظرًا لأن المياه الجوفية التي اختبرها الفريق للعثور على البكتيريا تأتي من عدة مصادر مختلفة ، يظل من الصعب تحديد مدة عزل البكتيريا تحديدًا. يقدر الفريق أن الإطار الزمني يتراوح بين ثلاثة إلى 25 مليون سنة ، مما يعني أن الكائنات الحية أكثر قابلية للتكيف مما كان يعتقد في السابق.
وقالت عالمة الكيمياء الحيوية ليزا برات ، التي قادت مساهمة جامعة إنديانا بلومنغتون في المشروع: "نحن نعرف القليل من المستغرب عن أصل وتطور وحدود الحياة على الأرض". "بدأ العلماء للتو في دراسة الكائنات الحية المتنوعة التي تعيش في أعمق أجزاء المحيط ، والقشرة الصخرية على الأرض غير مكتشفة تقريبًا على أعماق تزيد عن نصف كيلومتر تحت سطح الأرض. الكائنات الحية التي وصفناها في هذه الورقة تعيش في عالم مختلف تمامًا عن العالم الذي نعرفه على السطح. "
قال Onstott ، إن العالم تحت الأرض عبارة عن تجمع خفيف من الماء المالح الساخن المضغوط الذي ينتن من الكبريت والغازات الضارة التي قد يجدها البشر غير قابلة للتنفس. لكن البكتيريا المكتشفة حديثًا ، والتي ترتبط ارتباطًا بعيدًا بتقسيم Firmicutes للميكروبات الموجودة بالقرب من الفتحات الحرارية المائية تحت سطح البحر ، تزدهر هناك.
قال أونستوت: "يسمح الإشعاع بإنتاج الكثير من مركبات الكبريت التي يمكن أن تستخدمها هذه البكتيريا كمصدر غذائي عالي الطاقة". "بالنسبة لهم ، يشبه تناول رقائق البطاطس."
لكن وصول فريق البحث جلب مادة واحدة إلى العالم تحت الأرض ، على الرغم من أنها حيوية لبقاء الإنسان ، أثبتت أنها قاتلة للميكروبات - الهواء من السطح.
قال أونستوت: "يبدو أن لهذه المخلوقات مشكلة حقيقية في التعرض للأكسجين". "لا يمكننا أن نبقيهم على قيد الحياة بعد أخذ عينات منهم. ولكن نظرًا لأن هذه البيئة تشبه إلى حد كبير الأرض المبكرة ، فإنها تعطينا التعامل مع نوع المخلوقات التي ربما كانت موجودة قبل أن يكون لدينا جو أكسجين ".
قال Onstott أنه منذ مئات الملايين من السنين ، ربما تكون بعض البكتيريا الأولى على كوكب الأرض قد ازدهرت في ظروف مماثلة ، وأن الميكروبات المكتشفة حديثًا يمكن أن تلقي الضوء على البحث في أصول الحياة على الأرض.
وقال "هذه البكتيريا ربما تكون قريبة من قاعدة الشجرة لمجال الحياة البكتيرية". قد تكون قديمة جدًا. لمعرفة ذلك ، سنحتاج إلى مقارنتها بالكائنات الحية الأخرى مثل Firmicutes وغيرها من المخلوقات المحبة للحرارة من فتحات أعماق البحار أو الينابيع الساخنة ".
وقال أونستوت ، الذي يأمل أن تكون النتائج مفيدة عندما يتم إرسال مجسات فضائية مستقبلية للبحث عن الحياة ، أن فريق البحث يقوم ببناء مختبر صغير على بعد 3.8 كيلومترات تحت السطح في منطقة ويتواترسراند بجنوب أفريقيا لإجراء مزيد من الدراسة على النظام البيئي المكتشف حديثًا. على الكواكب الأخرى.
"السؤال الكبير بالنسبة لي هو ، كيف تدعم هذه المخلوقات نفسها؟" قال Onstott. "هل تطورت هذه السلالة من البكتيريا لكي تمتلك كل الخصائص التي تحتاجها للبقاء بمفردها ، أم أنها تعمل مع أنواع أخرى من البكتيريا؟ أنا متأكد من أنهم سيحصلون على المزيد من المفاجآت لنا ، وقد يرينا لنا يومًا ما كيف وأين نبحث عن الميكروبات في مكان آخر ".
من المؤلفين الآخرين لهذا العمل يوهانا ليبمان بيبك من GeoForschungsZentrum ، بوتسدام ، ألمانيا ؛ إريك بويس من جامعة إنديانا ؛ باربرا شيروود لولار من جامعة تورنتو ؛ Eoin L. Brodie و Terry C. Hazen و Gary L. Andersen و Todd Z. DeSantis of Lawrence Berkeley National Laboratory، Berkeley، Calif.؛ دوان موزر من معهد أبحاث الصحراء ، لاس فيغاس ؛ وديف كيرشو من منجم Mponeng ، Anglo Gold ، جوهانسبرغ ، جنوب أفريقيا.
تعاونت Pratt و Onstott لسنوات كجزء من معهد Indiana-Princeton-Tennessee Astrobiology Institute (IPTAI) ، وهو مركز أبحاث ممول من وكالة ناسا يركز على تصميم أدوات ومسابير للكشف عن الحياة في الصخور والمياه الجوفية العميقة على الأرض أثناء التخطيط لاستكشاف تحت سطح الأرض كوكب المريخ. ستعتمد توصيات IPTAI إلى وكالة ناسا على النتائج التي تمت مناقشتها في تقرير العلوم.
تم دعم هذا العمل أيضًا من خلال المنح المقدمة من مؤسسة العلوم الوطنية ، ووزارة الطاقة الأمريكية ، ومجلس العلوم الوطني لتايوان ، ومجلس العلوم الطبيعية والبحوث الهندسية في كندا ، Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG ، مؤسسة الأبحاث الألمانية) وبرنامج Killam Fellowships. .
المصدر الأصلي: نشرة جامعة برينستون الإخبارية
