دانشمندان به‌تازگی به این نتیجه رسیده‌اند که می‌توان باتوجه‌به یک ارگانیسم که در چشمه‌های عمیق شمال کالیفرنیا کشف شده است، دی‌اکسیدکربن را با استفاده از یک مسیر متابولیک ناشناخته به مواد شیمیایی غنی از انرژی تبدیل می‌کند که به طور بالقوه مکانیسم‌های اولیه زندگی را تقلید و راه را برای پیشرفت در تولید میکروبی و تولید سوخت زیستی هموار می‌کند.
ابداع در روش تولید انرژی
تحقیقات دانشمندان که در چشمه‌های ناهموار و عمیق آب‌های شمال کالیفرنیا انجام شده میکروارگانیسمی را کشف کرده که دی‌اکسیدکربن را به مواد شیمیایی دیگر تبدیل می‌کند. این فرایند نه‌تنها انرژی تولید می‌کند، بلکه از یک مسیر متابولیک ناشناخته استفاده می‌کند که روش‌های جدیدی را برای تثبیت کربن پیشنهاد می‌کند که ممکن است از اولین اشکال متابولیسم انرژی در سیاره ما تقلید کند.
تبدیل کربن به انرژی
شین و سوزوکی، نویسنده اصلی این مطالعه و میکروبیولوژیست که سرپرست آزمایشگاه ژئو بیولوژی و اختر بیولوژی در ژاپن است، می‌گوید: این واقعاً غیرعادی است میکروب تازه کشف شده کربن را به انرژی تبدیل می‌کند؛ چیزی که می‌تواند منشأ زندگی را روشن می‌کند.
به گفته سوزوکی شرایط غیرعادی که در آن میکروارگانیسم‌ها زندگی می‌کنند می‌تواند گزینه‌ای برای محیطی باشد که حیات روی زمین در آن سرچشمه می‌گیرد. به‌این‌ترتیب می‌توان نتیجه گرفت این نوع جدید تثبیت کربن می‌تواند یکی از اولین فرایندهای تبدیل انرژی در حیات اولیه را نشان دهد. شاید هم بتوان از آن برای تقویت تولید میکروبی مواد شیمیایی و سوخت‌های زیستی نیز استفاده کرد.
جهان‌های میکروبی Uncharted
به گزارش سایت Scitechdaily این میکروب، نوعی شکل حیات تک سلولی است که به عنوان آرکئون شناخته می شود و از یک اکوسیستم ماورایی به نام سدرها می آید. این گنجینه زمین شناسی که حدود ۱۵۰ کیلومتری شمال پل نمادین گلدن گیت سانفرانسیسکو قرار دارد، با تشکیلات معدنی عجیب و غریب ناشی از واکنش سنگ های زیرزمینی خاص با آب مشخص می شودو فرآیند آب‌هایی را ایجاد می‌کند که سرشار از کلسیم، هیدروژن و گاز متان هستند. اما فاقد دیگر مواد لازم برای زندگی هستند. با این وجود زندگی در آنجا رونق می گیرد.
توالی‌یابی ژنتیکی پیشرفته
حدود ۱۵ سال پیش، سوزوکی و همکارانش شروع به شناسایی میکروب‌ها در این محیط کردند و از تکنیک‌های توالی‌یابی ژنتیکی پیشرفته برای شناسایی باکتری‌ها در این مکان های ناشناخته استفاده کردند. آنها با انواع میکروب های عجیب و غریب مواجه شدند که هر کدام ویژگی های ژنومی و عملکردهای متابولیکی متمایزی داشتند.
بعضی از آنها از هیدروژن تغذیه می‌کردند؛ درحالی‌که بعضی دیگر مواد معدنی محلول در آب‌های قلیایی مصرف می‌کردند. بااین‌حال شاید هیچ‌کدام عجیب‌تر و جذاب‌تر از Met۱۲ نبود.
بینش ژنتیکی و سازگاری میکروبی
Met۱۲ یک آرکئون فراوان است که در آب‌های زیرزمینی عمیق سدرز Cedars زندگی می‌کند. تجزیه‌وتحلیل‌های ژنتیکی نشان می‌دهد ارتباط نزدیکی با گروهی از میکروب‌های بی‌هوازی دارد که به دلیل توانایی آنها در تولید متان به‌عنوان محصول جانبی متابولیسم آنها شناخته شده؛ اما فاقد ژن‌های موردنیاز برای ساخت متان است.
به‌این‌ترتیب میکروب به یک مسیر متابولیک جایگزین متکی است که در آن دی‌اکسیدکربن به یک مولکول آلی به نام استات تبدیل می‌شود، بدون اینکه هیچ متانی در این فرایند آزاد شود.
تقویت متابولیسم انرژی چگونه شکل‌گرفته است؟
به گفته سوزوکی، این کشف شکلی از زندگی را نشان می‌دهد که به روش‌های غیرمنتظره‌ای با محیط‌های سخت سازگار شده است؛ یافته‌ای که می‌تواند نشان دهد چگونه حیات بدوی و فرازمینی در شرایط سختی که تصور می شود در زمین اولیه یا سیارات دیگر وجود دارد به وجود آمده است . سوزوکی می‌گوید: این می‌تواند بینش‌هایی درباره منشأ حیات به دست دهد.
مرزهای جدید در مهندسی میکروبی
هنگامی که سوزوکی همراه با همکارانش از ایالات متحده، دانمارک و جاهای دیگر در ژاپن برای اولین‌بار Met۱۲ را کشف کردند حتی نمی‌توانستند یافته‌های خود را باور کنند.
درحالی‌که فقط توالی‌های ژنی در دسترس بود، آنها مجبور بودند از روشی برای بازسازی ژنوم حلقوی شده میکروب استفاده کنند. کشت Met۱۲ در آزمایشگاه چالش‌برانگیز بود، بنابراین نتوانستند وجود آن را از طریق روش‌های میکروبیولوژیکی سنتی تأیید کنند. آنها مجبور شدند از روش‌های تأیید خلاقانه استفاده کنند تا خود را متقاعد کنند که این موجود زنده واقعی است.
کاربردهای بالقوه و تحقیقات آینده
این کشف پیامدهای عملی دارد. باکتری که در آن فعالیت متابولیک و تطبیق‌پذیری را افزایش می‌دهد معمولاً برای ساخت سوخت‌های زیستی استفاده می‌شود. سوزوکی امیدوار است کارایی میکروب‌های دست‌کاری شده ژنتیکی را که به انتقال الکترون برای کمک به تولید مواد شیمیایی و سوخت‌های زیستی متکی هستند، بهبود بخشد. در واقع نوآوری آنها منجر به ثبت اختراع برای این فناوری مولکولی شده است.
تیم او اکنون در حال جست‌وجوی ارگانیسم‌های دیگری در مکان‌هایی مانند چشمه‌های آب گرم در کوه‌های آلپ ژاپن است که شرایطی مشابه Cedars دارد. چون می‌داند ژن‌های بسیار جالب‌تری وجود دارند که هنوز کشف نشده‌اند.
