حکیم مهر - Extremophiles موجوداتی سخت دوست‌اند یعنی قادر به رشد در شرایطی هستند که برای بسیاری از گونه‌های جانوری حاد و غیرقابل تحمل به شمار می‌رود. اکثر اکستریموفیل‌ها موجوداتی ذره‌بینی هستند که بیشتر در عالم میکربی یافت می‌شوند یعنی در شرایطی که حیوانات و گیاهان توانایی زندگی در آن شرایط را ندارند.
آنها می‌توانند در شرایط دمایی و سرمایی یا شوری بسیار بالا یا حتی در شرایط اسیدی و قلیایی خاص در زیر سطوح سنگی یا در بیابان‌های خشک و بایر و در محیطی که دارای عناصر فلزی زیادی است بر خلاف سایر
موجودات زنده به حیات خود ادامه دهند. حتی دیدن تصاویری از
موجودات به کمک میکروسکوپ‌های پیشرفته بسیار هیجان‌انگیز بوده و تصور
موجودات عجیب فیلم‌های فضایی و تخیلی را در ذهن زنده می‌کند.
ورود به دنیای این
موجودات و دانستن در مورد آنها آنقدر جذاب بود که ما به انجام گفتگویی با
دکتر محمدعلی آموزگار، دانشیار دانشگاه تهران و رئیس آزمایشگاه اکستریموفیل دانشگاه تهران واداشت.
آقای دکتر در آغاز می‌خواهیم از موجوداتی که سخت دوست نامیده می‌شوند و شرایط زیستی خاصشان برایمان بگویید؟
اکستریموفیل جانداری است که قادر به رشد در شرایطی است که برای انسان حاد و غیرقابل تحمل است. بسیاری از اکستریموفیل‌ها نه تنها شرایط سخت را تحمل می‌کنند بلکه به آن نیاز دارند. بنابراین شرایط محیطی که از دید ما انسان‌ها بسیار دشوار به نظر می‌رسد، از دید جاندار ساکن در آن محیط کاملا طبیعی است. از این رو این دسته جانداران، اکستریموفیل یا سختی دوست نام گرفتند. در زیستگاه‌های اکستریم که یک عامل اثرگذار محیطی در بیشترین یا کمترین میزان ممکن خود قرار می‌گیرد، معمولا تنها ساکنان را باکتری‌ها و آرکی‌ها تشکیل می‌دهند.
موجودات زنده عالی‌تر به خاطر پیچیدگی ساختار سلولی قادر به ادامه زندگی در چنین شرایط سختی نیستند. به طور کلی اکستریموفیل‌ها بیشتر در عالم میکربی یافت شده‌اند و حیوانات و گیاهان توانایی زندگی در چنین شرایطی را ندارند. برای نمونه محدودیت دمایی بالا برای آرکی‌ها، باکتری‌ها و یوکاریوت‌های تک سلولی به ترتیب 121، 95 و 65 درجه سانتیگراد است، در حالی که بیشتر پر سلولی‌ها در دمای بالاتر از 50 درجه سانتیگراد قادر به رشد نیستند. اغلب اکستریموفیل‌ها میکروارگانیسم‌های پروکاریوت هستند. پروکاریوت‌ها تک سلولی‌های بدون هسته حقیقی هستند که دو گروه باکتری‌ها و آرکی‌ها را در بر می‌گیرند.
این موجودات در چرخه تکامل موجودات زنده و به بیان دیگر بر اساس تئوری تکامل در کجا قرار می‌گیرند؟
از 3 قلمروی حیات
موجودات زنده، اغلب سخت دوست‌ها در دو قلمرو باکتری‌ها و آرکی‌ها قرار می‌گیرند. این 2 دسته که عالم پروکاریوتی را دربرمی‌گیرند به دلیل تنوع مسیرهای سوخت و سازی خود قادرند در زیستگاه‌های پرتنش روی کره زمین به حیات خود ادامه دهند. در قلمرو سوم حیات یعنی یوکاریوت‌ها یا همان جانداران پرسلولی، می‌توان به جلبک‌های نمک دوست و قارچ‌های خشکی دوست اشاره کرد.
معروف‌ترین نمونه اکستریموفیل‌ها در دنیا در چه مناطقی زندگی می‌کنند؟
زیستگاه سختی دوست‌ها مناطق پرتنش و سخت کره زمین را دربرمی‌گیرد. محیط‌های زمین گرمایی (Geothermal)، مناطق قطبی، دریاچه‌های شور و پرشور، چشمه‌های قلیایی و اسیدی و اعماق اقیانوس‌ها که سرد و دارای فشار بالاست از زیستگاه‌های این گروه محسوب می‌شود. جالب است بدانید که در عمق اقیانوس کسب انرژی از نور خورشید ناممکن است. لذا این جانداران انرژی خود را با همزیستی با باکتری‌های بی‌هوازی به دست می‌آورند. در این همزیستی کرم سولفید هیدروژن را در اختیار باکتری قرار داده و در عوض از مواد مغذی که باکتری می‌سازد، تغذیه می‌شود.
دیگر زیستگاه این
موجودات آب‌های معدنی اسیدی است که در اثر استخراج معادن به وجود می‌آیند. این آب‌ها غنی از فلز و اسیدی بوده و به دلیل وجود آهن فریک یا فرو ظاهر زرد ـ نارنجی تا قرمز رنگ دارند. آرکی‌ها و باکتری‌های اسیددوست ساکنان چنین زیستگاه‌هایی هستند.
اگر بخواهم به یکی از زیستگاه‌های این
موجودات در ایران اشاره کنم باید از کریستال‌های رنگی نمک در دریاچه پرشور آران و بیدگل ایران بگویم. این دریاچه زیستگاه باکتری‌ها، آرکی‌ها و جلبک‌های نمک دوست بوده و رنگ ظاهر شده در کریستال‌های نمک نتیجه فعالیت میکروبی است.
بررسی این موجودات از چه نظر برای دانش زیست‌شناسی اهمیت دارد؟
جداسازی اکستریموفیل‌ها از محیط‌هایی که پیش از آن فاقد حیات در نظر گرفته می‌شدند موجب تغییر و تحول در گوناگونی گونه‌های میکروبی شناخته شده و ارائه ایده‌های جدید در رابطه با منشأ و تکامل حیات روی کره زمین شده است. بعلاوه شناسایی اجزا و ترکیبات سلولی جدید و مسیرهای سوخت و سازی نو در اکستریموفیل‌ها، سبب توسعه صنعت زیست‌فناوری شده است که در این بین، آنزیم‌های این دسته، از اهمیت زیادی برخوردار شده‌اند.
آیا شناخت سخت دوستان می‌تواند به گسترش درک ما از حیات، حتی در نقاطی که مبانی ضروری حیات زمینی در آنجا تمام و کمال وجود ندارد (همچون کرات دیگر) منجر شود؟
بله، در چند دهه گذشته، تصوری که ما از یک زیستگاه احتمالی در فضا داشتیم از محدوده باریک بین مریخ و زهره که به ناحیه قابل سکونت معروف است فراتر رفته و امروزه تقریبا کل منظومه شمسی را دربرمی‌گیرد. 2 عامل اصلی در باز شدن دید ما نسبت به دنیای قابل سکونت نقش کلیدی داشته‌اند؛ اول این که اطلاعات گسترده‌ای در زمینه توانمندی
موجودات زنده (بویژه آرکی‌ها و باکتری‌ها) برای رشد و بقا در شرایط حاد مانند دما، شوری، اسیدیته، تابش و فشار بالا به دست آمده است و در محیط‌هایی که تصور می‌شد فاقد هرگونه حیات باشند، (مانند چشمه‌های هیدروترمال) موجود زنده یافت شد.
عامل دوم تشخیص بهتر محیط‌هایی است که ممکن است حاوی آب مایع باشند. دو جسم آسمانی در منظومه شمسی که بیشترین توجه زیست‌شناسان را به خود جلب کرده‌اند مریخ و اروپا (ماه مشتری) هستند که در هر دو آثاری از فرآیندهای آبی یافت شده است. براساس استانداردهای محیطی حاکم بر کره زمین، اگر زیستگاهی در مریخ، اروپا یا هر سیاره دیگری درون یا بیرون منظومه شمسی وجود داشته باشد، بی‌شک جزو زیستگاه‌های اکستریم طبقه‌بندی می‌شود. در یک دیدگاه دیگر، اگر در جای دیگری از جهان هستی حیاتی وجود داشته باشد مطمئنا با شرایط محیط خود سازگار شده است و از دید آنها شرایط کره زمین شرایطی اکستریم تلقی می‌شود. البته تاکنون وجود حیات در مریخ یا اروپا نه اثبات شده است و نه کاملا رد شده است. برای این منظور ضروری است که نمونه‌های مختلفی از این سیارات به زمین آورده شود و مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرد زیرا اطلاعات ما در حال حاضر بسیار ناچیز است.
در ایران چه کارهایی در زمینه شناخت اکستریموفیل‌ها انجام شده؟
از آنجا که در کشور ما محیط‌های شور و پرشور گسترش و پراکندگی زیادی دارند، باکتری‌ها و آرکی‌های نمک‌دوست در غالب پایان‌نامه‌های کارشناسی ارشد و دکتری مورد مطالعه قرار گرفته‌اند.
در این زمینه پژوهش‌هایی در زمینه تنوع زیستی باکتری‌های نمک‌دوست نسبی، تحمل‌پذیر نمک و آرکی‌های نمک‌دوست در دریاچه‌های پرشور ایران نظیر دریاچه ارومیه، آران و بیدگل و قم به انجام رسیده است. همچنین سویه‌های جدا شده از این زیستگاه‌ها برای یافتن انواع مولد آنزیم‌های هیدرولازی مورد غربالگری قرار گرفته‌اند و آنزیم‌های هیدرولازی باارزشی با قابلیت صنعتی شدن از آنها به دست آمده است. از دیگر پژوهش‌های صورت گرفته روی نمک‌دوست‌ها در این مرکز می‌توان به حذف زیستی فلزات سنگین، تولید پلاستیک‌های زیستی و ترکیبات کاروتنوئیدی اشاره کرد.
آیا برنامه مشارکت بین‌المللی برای این مرکز در ایران تعریف شده و آیا نمونه‌های داخلی در فهرست‌های بین‌المللی تعریف شده‌اند؟
بله، پژوهش‌هایی به طور مشترک با اسپانیا، آلمان و آمریکا در زمینه تنوع زیستی و کاربرد میکروارگانیسم‌های نمک‌دوست انجام شده و نتایج آن به صورت مقالات علمی در مجلات معتبر ISI و TCR به چاپ رسیده است. همچنین گونه‌های جدید جدا شده از باکتری‌های نمک‌دوست ایران نیز در بانک‌های میکروبی بین‌المللی به ثبت رسیده است.
علاقه‌مندان به این رشته باید در کدام طبقه‌بندی علمی، این رشته را جستجو کنند؟
از آنجا که اغلب اکستریموفیل‌ها در عالم میکروبی و بویژه پروکاریوتی قرار دارند، مطالعه این دسته
موجودات در حیطه علم میکروبیولوژی قرار می‌گیرد.