مریخ شاید خشک و خشن باشد، اما آزمایش جدید دانشمندان نشان میدهد که حتی سادهترین اشکال حیات نیز میتوانند در برابر دو تهدید بزرگ این سیاره سرخ یعنی امواج ضربهای شهابسنگها و نمکهای پرکلرات سمی مقاومت کنند. پژوهشگران با استفاده از سلولهای مخمر نان (Saccharomyces cerevisiae) در آزمایشگاه شرایطی مشابه مریخ ایجاد کردند و مشاهده کردند که این سلولها با فعالسازی یک سازوکار دفاعی مولکولی هوشمندانه از مرگ نجات مییابند.
چرا مخمر؟ مدلی ساده برای پرسشهای بزرگ
مخمر نان یکی از شناختهشدهترین موجودات تکسلولی در زیستشناسی است و به دلیل شباهت فرایندهای سلولی آن با موجودات پیچیدهتر، از جمله انسان، بارها بهعنوان یک مدل استاندارد در پژوهشهای فضایی به کار رفته است. این مخمر حتی در مأموریتهای واقعی فضایی نیز حضور داشته و از این رو انتخاب مناسبی برای بررسی امکان بقا در سیاراتی مانند مریخ محسوب میشود.
موجهای ضربهای و پرکلراتها؛ دو مانع بزرگ برای حیات
سطح مریخ دائماً در معرض برخورد شهابسنگها قرار دارد. این برخوردها امواج ضربهای قدرتمندی تولید میکنند که میتوانند به ساختار سلولها آسیب بزنند. از سوی دیگر، خاک مریخ سرشار از نمکهای پرکلرات است که با تخریب پیوندهای هیدروژنی و برهمکنشهای آبگریز، پروتئینها و سایر مولکولهای حیاتی را مختل میکنند. تیم تحقیقاتی به رهبری پوروشارث آی. راجیاگورو از «لوله شوک با شدت بالا برای اخترشیمی» (HISTA) در آزمایشگاه تحقیقات فیزیکی احمدآباد هند استفاده کردند تا امواج ضربهای با سرعت ۵.۶ برابر صوت تولید کند. همزمان، سلولها را در معرض غلظتی از پرکلرات سدیم (NaClO4) معادل ۱۰۰ میلیمولار قرار دادند که مشابه غلظت اندازهگیریشده در خاک مریخ است.
واکنش سلولها به جهنم سرخ
نتایج شگفتانگیز بود: سلولهای مخمر حتی پس از قرار گرفتن همزمان در معرض هر دو عامل استرسزا زنده ماندند، اگرچه رشد آنها کند شد. آزمایشهای دقیقتر نشان داد که در پاسخ به امواج ضربهای، سلولها دو نوع ساختار محافظ به نام «گرانولهای استرس» و «اجسام P» را تشکیل میدهند، در حالی که پرکلراتها تنها باعث ایجاد اجسام P میشوند. این ساختارها که از اجتماع مولکولهای RNA و پروتئین به وجود میآیند، بهعنوان میعانات ریبونوکلئوپروتئینی (RNP) شناخته میشوند و نقش حیاتی در حفاظت از مواد ژنتیکی دارند.
نقش حیاتی میعانات RNP در بقا
محققان با دستکاری ژنتیکی مخمر و جلوگیری از تشکیل این میعانات، متوجه شدند که سلولهای اصلاحنشده در برابر شرایط مشابه مریخ دوام نمیآورند. این یافته نشان میدهد که توانایی تشکیل گرانولهای استرس و اجسام P یک استراتژی کلیدی برای بقا در محیطهای سخت است. وقتی شرایط بهبود مییابد، این ساختارها از هم باز میشوند و سلول به فعالیت عادی بازمیگردد.
تحلیل عمیقتر: چه چیزی درون سلول میگذرد؟
بررسی ترانسکریپتوم سلولها (مجموعه کامل RNAهای تولیدشده) نشان داد که استرسهای شبیهسازیشده مریخ الگوی بیان ژنها را به طور قابل توجهی تغییر میدهند. بسیاری از ژنهای مرتبط با متابولیسم و تنظیم سلولی تحت تأثیر قرار گرفته بودند، اما سازوکارهای دفاعی فعال شدند. پژوهشگران تأکید دارند که این نتایج فقط به مخمر محدود نمیشود؛ بلکه احتمالاً هر موجود زندهای که در مریخ یا سایر سیارات با چنین تهدیدهایی مواجه شود، ناچار است از استراتژیهای مشابهی استفاده کند.
چشمانداز آینده برای جستجوی حیات
این کشف نهتنها امیدها برای یافتن حیات در مریخ را تقویت میکند، بلکه میتواند به طراحی روشهای جدید برای حفاظت از جانداران در مأموریتهای فضایی طولانیمدت کمک کند. مطالعه کامل این پژوهش در مجله PNAS Nexus منتشر شده است و گام مهمی در مسیر درک مرزهای مقاومت زیستی محسوب میشود.
