کشف گونه ای کاملا نوین از حیات که به الکتریسیته وابسته است!

بیگ بنگ: بی شباهت با هر نوع زندگی دیگری در زمین، این باکتری های شگفت آور انرژی را در پاک ترین شکل آن مصرف می کنند – آنها الکترون ها را می خورند و تنفس می کنند – و البته همه جا هستند.

electricbacteriaبه گزارش بیگ بنگ، یک الکترود را در زمین فرو ببرید و الکترون ها را به آن تلمبه کنید و باکتری ها می آیند: سلول های زنده ای که الکترون می خورند. ما باکتری ها را به این می شناسیم که با منابع متنوع انرژی زنده می مانند، اما هیچ کدام به اندازه ی این مورد خارق العاده نیست. به هیولای فرانکشتاین فکر کنید، با شوک الکتریکی دارای حیات شد، با این تفاوت که این «باکتری های الکتریکی» بسیار واقعی هستند و در حال حمله به همه جا هستند.

بی شباهت به هر چیز زنده ای در روی زمین، باکتری های الکتریکی انرژی را در پاک ترین شکل خود استفاده می کنند – الکتریسیته خالص در شکل الکترون هایی که از سنگ و فلزات به دست می آید. ما از پیش در مورد دو نوع این باکتری ها می‌دانیم، شیوانلا۱ و ژئوباکتر۲. اکنون، زیست شناسان نشان می دهند که آن ها می توانند به واسطه ی سنگ ها و لجن های دریایی بوسیله ی وسوسه کردن آن ها با مقدار کمی عصاره ی الکتریکی تعداد بسیار بیشتری از آن ها را به دام بیاندازند. آزمایشاتی که باکتری ها را روی الکترودهای باتری رشد دادند نشان دادند که این شکل های جدید و شگفت آور حیات در اصل در حال خوردن و دفع الکتریسیته هستند. کنت نیالسون از دانشگاه کالیفرنیای جنوبی در لس آنجلس می گوید: «آن نباید کاملا غافلگیر کننده باشد، ما با این نوع از زندگی آشنا هستیم: زمانی که شما چیزی را می جوشانید یک جریان از الکترون ها است، شما مواد قندی را می خورید که الکترون زیادی دارند و شما در اکسیژن تنفس می کنید که آن ها را حمل می کنند.»

سلول های ما مواد قندی را می شکنند و الکترون ها در یک مجموعه دقیق از واکنش های شیمیایی از میان آن ها جریان می یابند تا زمانی که آن ها به اکسیژن گرسنه به الکترون برسند. در مراحل مختلف، سلول ها «آدنوزین تری فسفات» می سازند, یک مولکول که به عنوان یک واحد ذخیره ی انرژی برای تقریبا همه چیز عمل می کند. الکترون های متحرک یک بخش کلیدی از ساخت آدنوزین تری فسفات هستند. نیالسون می گوید: «حیات بسیار هوشمند است. آن معین می کند چطور الکترون ها را خارج از هر چیزی که می خوریم مک بزنیم و آنها را تحت کنترل نگه داریم.» در بیشتر چیزهای زنده، بدن الکترون ها را به صورت مولکول هایی بسته بندی می کند که می تواند به صورت ایمن آن ها را از میان سلول ها حمل کند تا زمانی که آنها روی اکسیژن انبار شوند. در ویدئوی زیر می توانید این باکتری ها را مشاهده کنید:

دانلود ویدئو

نیالسون می گوید: «این راهی است که ما تمام انرژی مان را به دست می آوریم و همین راه برای هر ارگانیسم دیگری روی این سیاره نیز هست. برای کسب انرژی الکترون ها باید جریان داشته باشند . . . به همین دلیل است که زمانی که یکی ، شخص دیگر را خفه می کند در عرض چند دقیقه می میرد. شما رساندن اکسیژن را متوقف می سازید، پس الکترون ها نمی توانند دیگر جریان داشته باشند.» کشف باکتری الکتریکی نشان می دهد که برخی از شکل های پایه ای حیات می تواند به واسطه مواد قندی متفاوت عمل کند و انرژی را در پاک ترین شکل استفاده کند – الکترون ها از سطح مواد معدنی به دست می آیند.

تیم نیالسون یکی از چندین تیمی است که روی پرورش مستقیم این باکتری ها روی الکترودها کار می کنند و آنها را با الکتریسیته و نه با مواد قندی و نه هیچ نوع دیگری از مواد غذایی زنده نگه می دارند. او می گوید هم ارز بسیار خطرناک آن در انسان ها این است که برای افزایش توان انگشتانمان را در یک پریز جریان مستقیم برق هل دهیم. تیم او برای پرورش این باکتری ها رسوب های کف اقیانوس را جمع آوری کرد، آنها را به آزمایشگاه آورد و الکترودها را درون آن قرار داد.

ابتدا آنها قبل از اعمال کردن ولتاژ کمی متفاوت, ولتاژ طبیعی رسوب ها را اندازه گیری کردند. یک ولتاژ کمی بالاتر الکترون های بیشتری را ارائه می کند. یک ولتاژ کمی پایین تر به این معنی است که الکترود به آسانی الکترون ها را از هر چیزی که خواهان خارج کردن آن ها باشد، می پذیرد. موجوداتی در رسوب ها می توانند یا الکترون های از ولتاژهای بالاتر را بخورند, یا الکترون ها را به الکترود ولتاژ پایین تر استنشاق کنند که این یک جریان را به وجود می آورد. آن جریان توسط پژوهشگران به عنوان یک علامت از نوعی از زندگی که آنها به دام انداخته بودند انتخاب شد. نیالسون می گوید به شکل پایه ای ایده این است که رسوب را گرفته، الکترودها را در آن فرو برده و سپس پرسید: «خیلی خوب، چه کسی این را دوست دارد؟»

Bacteria-electricity-Shutterstock-clearviewstockدر کنفرانس زمین شناسی گلداسمیت در کالیفرنیا، شیوئی لین- لی از آزمایشگاه نیالسون، نتایج آزمایش های پرورش تنفس کنندگان الکتریسیته در رسوبات جمع آوری شده از بندرگاه سانتا کاتالینا در کالیفرنیا را ارائه داد. هم چنین یامینی جانگیر از دانشگاه کالیفرنیای جنوبی، آزمایش های جداگانه ای را ارائه داد که تنفس کنندگان الکتریسیته را از چشمه ای در دره‌ی مرگ در بیابان موجیو در کالیفرنیا پرورش داده بودند.

در سوی دیگر, در دانشگاه مینه‌سوتا، دنیل باند و همکارانش آزمایش هایی را منتشر کردند که نشان می دادند آن ها توانسته اند نوعی از باکتری ها را رشد دهند که الکترون ها را از یک الکترود آهنی درو می کردند. مه ال–ناگار سرپرست جانگیر می گوید: «آن پژوهش شاید متقاعد کننده ترین مثالی است که ما از تعداد زیادی خورندگان الکتریسیته داریم که روی منبعی از الکترون بدون غذای اضافه ای رشد کرده اند».

اما نیالسون می گوید آن جا چیزهای بسیار بیشتری هست. دانشجوی دکترای او آنت رو، هشت نوع متفاوت از باکتری ها را شناسایی کرده است که از الکتریسیته مصرف می کنند. نتایج آن ها برای انتشار ارائه داده شده اند. نیالسون به خصوص هیجان زده است که آنت انواع بسیار زیادی از باکتری های الکتریکی را پیدا کرده است که همگی بسیار متفاوت از دیگری هستند و هیچ کدام از آن ها به هیچ عنوان شبیه شیوانلا یا ژئوباکتر نیستند. او می گوید: «این شگفت آور است و به این معنی است که یک گروه کامل و دست نخورده از دنیای میکروبی وجود دارد که ما درباره‌ی آن چیزی نمی دانیم.»

کشف این زیست کره ی پنهان دقیقا همان دلیلی است که جانگیر و ال–ناگار می خواهند باکتری الکتریکی کشت نمایند. ال–ناگار می گوید: «ما از الکترودها برای تقلید واکنش هایشان استفاده می کنیم. اگر شما آن را انجام دهید، ‘غیر قابل پرورش ها’ را پرورش داده اید.» پژوهشگران طرح نصب یک باتری را درون یک معدن طلا در داکوتای جنوبی دارند برای دیدن اینکه آنها چه چیزی را می توانند آن جا در حال زندگی پیدا کنند.

ناسا هم چنین علاقمند به چیزهایی است که در اعماق زمین در حال زندگی هستند زیرا این چنین ارگانیسم هایی اغلب در انرژی بسیار کم زنده می مانند و آن ها ممکن است شکل هایی از زندگی را در دیگر بخش های سامانه ی خورشیدی پیشنهاد دهند.

Bacteriaباکتری های الکتریکی می توانند استفاده های کاربردی در روی زمین داشته باشند چون ساختن ماشین های زیستی که کارهای مفیدی انجام می دهند مانند تصفیه کردن فاضلاب یا انتقال آب های زیرزمینی. نیالسون آنها را دستگاه های مفید خود-نیرو دهنده می نامد. گذشته از عملی بودن، دورنمای هیجان انگیز دیگر استفاده از باکتری های الکتریکی برای کاوش پرسش های بنیادی در مورد زندگی است، هم چون اینکه حداقل میزان آشکار انرژی برای ادامه‌ی زندگی چقدر است؟

برای آن ما نیاز به مرحله ی دیگری از آزمایشات داریم، یوری گوربی یک میکروب شناس از موسسه پلی تکنیک رنسلر در نیویورک می گوید: «باکتری‌ها باید نه روی یک الکترود بلکه بین دو الکترود پرورش داده شوند. این باکتری ها به شکل موثری الکترون ها را از یک الکترود می خورند، از آنها به عنوان منبعی از انرژی استفاده می کنند و آن ها را روی الکترود دیگر رها می‌کنند.

گوربی باور دارد سلول های باکتریایی که الکترون ها را هم می خورند و و هم تنفس می کنند به زودی کشف می شوند. او می‌گوید: «یک باکتری الکتریکی که بین دو الکترود پرورش داده شده باشد می تواند به نوعی خودش را تا ابد حفظ کند. اگر هیچ چیزی آن را نمی خورد یا نابود نمی کند پس از لحاظ نظری ما باید بتوانیم آن ارگانیسم را به مدت نامحدودی نگه داریم.» همچنین شاید امکان پذیر باشد که با تغییر ولتاژ اعمال شده به الکترودها، فشار انرژی روی سلول ها را روی نقطه ای قرار دهیم که آنها برای زنده ماندن کاملا به حداقل فعالیت برسند. در این حالت, ممکن نیست که بتوانند تکثیر یافته یا رشد کنند، اما آن ها هنوز می توانند ترمیم هایی را روی دستگاه سلول انجام دهند.

به چه میزان عصاره برای نگه داشتن زندگی یک باکتری الکتریکی نیاز دارید؟ اگر بتوانید به این پرسش پاسخ دهید به یکی از بنیادی ترین پرسش های وجودی پاسخ داده اید.

پی نوشت:

[۱] Shewanella
[۲] Geobacter

باز نشر: سایت بیگ بنگ / نویسنده: محسن کرمی/نشریه دانشمند – شماره ۶۱۵ – دی ۱۳۹۳

منبع: newscientist

image_pdfimage_print
(23 نفر , میانگین : 4٫65 از 5)
لینک کوتاه مقاله : http://bigbangpage.com/?p=26995

محسن کرمی

کارشناس فیزیک و روزنامه‌نگار علم است. وی تا کنون با نشریه‌های دانشمند و لذت‌فیزیک همکاری داشته و زمینه‌های کاری وی شامل فیزیک و فناوری می‌باشد. او هم‌چنین در کنار این فعالیت‌ها به برنامه‌نویسی نیز می‌پردازد. وب‌گاه mrgeo22.github.io

شما ممکن است این را هم بپسندید

۶ پاسخ‌ها

  1. Reza گفت:

    زیاد خوب ترجمه نشده بود متاسفانه! نصف دومش رو دیگه نتونستم بخونم

  2. Omid گفت:

    واقعا که خیلی جالب بود

    مرسی از سایت خوبتون
    لطفا بیشتر از این مقاله های زیست شناسی بگذارید

  3. alaa گفت:

    مرسی عالی بود فقط ی سوال این باکتری ها چجوری بوجود اومدن یعنی فرگشت یافتن یا از اول از الکتریسیته پدید اومدند؟

    ممنون میشم جواب بدید

    • درود بر شما
      ابتدا پوزش که دیر پاسخ میدم, من امروز پیام شما رو دیدم

      پرسش جالبیه و متاسفانه من چون رشته تخصصیم نیست نمی‌تونم پاسخی قطعی بهتون بدم ولی این بهانه‌ای شد برای کمی مطالعه بیشتر در این مورد. جایی ندیدم که به شکل روشنی این موضوع رو بررسی کرده یا گفته باشن, از برخی مقاله‌ها برداشت میشد که این‌ها تکامل یافته هستند ولی شاید نیاز باشه که بیشتر بررسی بشن.
      با توجه به دانش عمومی که در مورد باکتری‌ها دارم میتونم اینجوری بگم با توجه به اینکه جزو ساختارهای ابتدایی حیات هستند, احتمال اینکه این مورد هم یکی از ریشه‌های درخت حیات باشه کاملا وجود داره

      با سپاس

  4. alaa گفت:

    کسی جواب نمیده؟؟؟؟

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *