جيإفأيهجاي-1
| جيافايجي-1 GFAJ-1 | |
|---|---|
.jpg)
| |
| خلايا مكبرة من بكتريا جيافايجي-1 نمت في الزرنيخ . (ج. سويتسر بلوم) | |
| التصنيف العلمي | |
| مملكة: | |
| Phylum: | |
| Class: | |
| Order: | |
| Family: | |
جيإفأيهجاي-1 GFAJ-1، هي جراثيم عصوية الشكل محبة للظروف القصوى من فصيلة Halomonadaceae، عند حرمانها من الفسفور، اكتشف أنها لديها القدرة على ادماج مادة الزرنيخ السامة في الدنا الخاص بها بدلا من الفسفور في پروتيناتها.[1] ويعطي اكتشافها مصداقية للفكرة المتداولة منذ زمن بأن الحياة على الكواكب الأخرى يمكن أن يكون لها تركيب كيميائي مختلف عن الحياة على كوكب الأرض.[1][2]
منذ اكتشاف واطسون وكريك للولب المزدوج للجينات في 1953، كان الاعتقاد أن كل أنواع الحياة على الأرض من الميكروبات إلى الفيلة مروراً بالبشر تتألف من نموذج جيني واحد من الأكسجين والكربون والنيتروجين والهيدروجين والكبريت والفسفور. الآن اكتشاف جراثيم تستبدل الفسفور إذا لم تجده بالزرنيخ. الباب انفتح لأشكال أخرى من الحياة.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
الاكتشاف
جراثيم جيإفأيهجاي-1 اكتشفتها ونمـَّتها عالمة الأحياء الدقيقة الأرضية فليسا ولف-سايمون، وهي زميلة علم الأحياء الفلكية في ناسا ومـُعارة إلى المسح الجيولوجي الأمريكي في منلو پارك، كاليفورنيا.[3] العضية عـُزلت وتم تربيتها بدءاً من 2009 من رواسوب جمعتها هي وزملاؤها من على شاطئ بحيرة مونو، كاليفورنيا، الولايات المتحدة.[4] وبحيرة مونو فائقة الملوحة وعالية القلوية. وتتسم أيضاً بأنها أحد أعلى التركزات الطبيعية للزرنيخ في العالم (200 μM).[5] الاكتشاف تداولته وسائل الإعلام على نطاق واسع في 2 ديسمبر 2010.[6] ففي شجرة الحياة، حسب نتائج تسلسل 16S rRNA، فإن بكتريا GFAJ-1 عصوية الشكل تكمن بين جراثيم أخرى محبة للملح ضمن جنس Halomonas من فصيلة Halomonadaceae.[5] ويـُعرف العديد من تلك الجراثيم بأنه يتحمل مستويات عالية من الزرنيخ، وبأن لديها ميل لأخذها إلى داخل خلاياها.[5] إلا أن GFAJ-1 قد ثبت أنها تتعدى ذلك بخطوة؛ فحين تـُحرم من الفسفور فبإمكانها بدلاً منه أن تـُدمِج الزرنيخ في متأيضاتها وجزيئاتها الكبرى وتواصل النمو.[4]
.jpg)
تم استخدام وسط نمو "خالي من الفسفور" (الذي في الواقع احتوى على 3.1 ± 0.3 μM من فوسفات مترسب، من شوائب في reagents) لتربية الجراثيم في سلسلة تجارب لتـَعرُّض متزايد للزرنيخات؛ المستوى الأولي كان 0.1 mM سرعان ما تم رفعه إلى 40 mM. وقد اُستـُخدِمت وسائط بديلة في تجارب مقارنة تحتوي إما على مستويات مرتفعة من الفوسفات (1.5 mM) بدون زرنيخات، أو بدون الفوسفات والزرنيخ. وقد لوحظ أن GFAJ-1 يمكنه النمو مع أضعاف مضاعفة في تركيز الخلية عندما يـُربـَّى في وسط إما من الفوسفات أو من الزرنيخات، ولكن لم يتمكن من النمو حين وُضِع في وسط انعدم فيه كل من الفوسفات والزرنيخات.[5] محتوى الفسفور في الجراثيم المغذاة بالزرنيخ والمحرومة من الفسفور كان مجرد 0.019 (± 0.001) % حسب الوزن الجاف، وهو واحد على ثلاثين من معدله حين ينمو في الفوسفات، ونحو واحد بالمائة من النسبة الوزنية المناظرة في معظم الجراثيم. هذا المحتوى من الفسفور كان أيضاً نحو عـُشر محتوى الزرنيخ في الخلايا (0.19 ± 0.25 % حسب الوزن الجاف).[5] وحين تمت تربية الجراثيم في محلول زرنيخات، فقد نمت GFAJ-1 فقط بمعدل 60% من معدل نموها في محلول الفوسفات.[6] وكان للجراثيم المحرومة من الفوسفات حجم داخل الخلية يبلغ 1.5 مرة حجمها الطبيعي؛ الحجم الزائد بدا مقترناً بظهور فجوات خلوية كبيرة.[5]
عندما أضاف الباحثون زرنيخات radiolabeled إلى المحلول لتقصي توزعه، وجدوا أن الزرنيخ كان متواجداً في الأجزاء الخلوية المحتوية على بروتينات ودهون ومتأيضات البكتريا مثل ATP، وكذلك الدنا والرنا الخاصين بها.[6] الأحماض النووية من خلايا الطور الساكن المحرومة من الفسفور عـُزِلت عن طريق استخلاص فينول واحد وثلاثة فينول-كلوروفورم وكلوروفورم واحد، تبعه ترسي الإثانول. قياسات الإشعاع تقترح أن نحو عـُشر (11.0 ± 0.1 %) الزرنيخ الذي امتصته هذه الجراثيم انتهى به الأمر في الأحماض النووية لتلك الجراثيم.[5]
إسترات الزرنيخات، مثل أولئك المتواجدين في الدنا الزرنيخي، هم عموماً مُتـَوقـَع أن يكونوا أقل ثباتاً بعشرات الأضعاف في التحلل المائي عن نظيراتهم في إسترات الفوسفات.[7] ويخمن كتاب البحث أن الجراثيم قد تـُثـَبـِّت إسترات الزرنيخات لدرجة ما باستخدام poly-β-hydroxybutyrate (التي وُجِد أنها مرتفعة في الفجوات الخلوية للأنواع القريبة في جنس Halomonas) لتخفيض نشاط الماء.[5][4]
وحسب ما هو متداول علميا، فان هذه البكتريا لا يمكن أن توجد إطلاقا على الأرض. إلا أن علماء " ناسا" قاموا بنشر صور لهذه البكتيريا في ندوة صحفية عقودها يوم الخميس. وتحتاج هذه البكتيريا لنموها استعمال مادة الزرنيخ وهو سم قاتل. وتلخص الأستاذة في علم الأحياء الفلكية فليسا وولف سيمون هذا الاكتشاف قائلة " لقد أضفنا ورقة جديدة إلى شجرة الحياة".
وكان هذا الاكتشاف منتظرا منذ بداية هذا الأسبوع من قبل العديد من المختصين في علم الحياة. فقد أعلنت "ناسا" في بيان نشرته بداية الأسبوع أن هذا الاكتشاف سوف يغير " البحث العلمي بصورة غريبة". وبعد هذا الإعلان نُشرت شائعات على الانترنت مفادها أن " ناسا" استطاعت الاتصال بـ "الرجل الأخضر الصغير " الذي يعيش في كوكب غير كوكب الأرض.
هل سيصبح الفوسفور غير ضروري للحياة ؟
ولكن ما هو العامل الجديد الذي يجعل من هذه البكتيريا فريدة من نوعها . يقول العلماء إن حمضها النووي " دي إن إيه" هو الذي احدث هذا العامل الفريد إذ أنها عوّضت مادة الفوسفور بمادة سامة وهي الزرنيخ. ولحد اليوم يعتقد العلماء بان الفوسفور ضروري لجميع الكائنات وانه لا وجود لحياة من دونه. ويصفه احد العلماء بأنه بمثابة " الوقود" اللازم للطاقة البشرية. من جهته، قال الأستاذ جامس إلزر، من جامعة أريزونا، في الندوة الصحفية التي عقدتها " ناسا" بان هذا الاكتشاف سوف يقلب رأسا على عقب كل ما يدرّسه لطلابه في الجامعات حول الحياة.
وقد يفتح هذا الاكتشاف المجال لاكتشافات أخرى خاصة في مجال البحوث العلمية. ويشير الأستاذ جامس إلزر إلى أن مشاكل النمو عند بعض الأشخاص أو مشاكل سوء التغذية سوف يمكن حلها بالاستغناء عن مادة الفوسفور في التغذية. ويضيف إذا كانت الحياة ممكنة من دون مادة الفوسفور فإن حلولا أخرى ستكون ممكنة في المستقبل.
نقد
الآثار المترتبة
انظر أيضا
الهوامش
- ^ أ ب "Arsenic-loving bacteria may help in hunt for alien life". BBC News. December 2, 2010. Retrieved 2010-12-02.
{{cite news}}:|first=missing|last=(help) - ^ Bortman, Henry (2010-12-02). "Arsenic-Eating Bacteria Opens New Possibilities for Alien Life". Space.Com web site. Space.com. Retrieved 2010-12-02.
{{cite news}}: External link in|work= - ^ Bortman, Henry (5 October 2009). "Searching for Alien Life, on Earth". Astrobiology Magazine (NASA). Retrieved 2010-12-02.
- ^ أ ب ت Bortman, Henry (2 December 2010). "Thriving on Arsenic". Astrobiology Magazine. Retrieved 2010-12-04.
{{cite news}}: Cite has empty unknown parameter:|1=(help) - ^ أ ب ت ث ج ح خ د Felisa Wolfe-Simon; et al. (2010). "A Bacterium That Can Grow by Using Arsenic Instead of Phosphorus". Science. doi:10.1126/science.1197258.
{{cite journal}}: Explicit use of et al. in:|author=(help) خطأ استشهاد: وسم<ref>غير صالح؛ الاسم "Science" معرف أكثر من مرة بمحتويات مختلفة. - ^ أ ب ت خطأ استشهاد: وسم
<ref>غير صحيح؛ لا نص تم توفيره للمراجع المسماةAlla - ^ Westheimer, F. H. (1987-03-06). "Why nature chose phosphates" (PDF). Science. 235 (4793): 1173-1178 (see pp. 1175-1176). doi:10.1126/science.2434996. Retrieved 2010-12-03.
المصادر
- Wolfe-Simon, Felisa (2010-12-02). "A bacterium that can grow by using arsenic instead of phosphorus". Science. AAAS. doi:10.1126/science.1197258. Retrieved 2010-12-02.
{{cite journal}}: Unknown parameter|coauthors=ignored (|author=suggested) (help)