دانشمندان برای اولین بار، ردپای مهمی از حیات را بر روی مریخ کشف کردند

برای اولین بار، دانشمندان با بررسی میکروب های زنده که در قطب شمال می‌کنند، توانستند به نتایجی برای بررسی حیات در شرایط مشابه در کره مریخ پی ببرند.

تجزیه و تحلیل ژنومیک میکروب های زنده قطب شمال، بینشی در مورد وجود حیات مولکولی در مریخ ارائه می‌کند؛ زیرا اگر میکروب ها بتوانند در محیط بسیار سرد و شور چشمه‌ای در قطب شمال زنده بمانند، این امکان وجود دارد که بتوانند در محیط سیاره سرد مریخ نیز دوام بیاورند.

در قطب شمال، در زیر یخ‌های همیشگی چشمه‌ای که «چکش گمشده» نام دارد، محیطی بسیار شور، بسیار سرد و تقریباً بدون اکسیژن وجود دارد که شبیه به مناطق خاصی در مریخ است. بنابراین، اگر می‌خواهید درباره انواع شکل‌های حیات که زمانی می‌توانستند در مریخ وجود داشته باشند بیشتر بدانید، اینجا مکانی فوق‌العاده برای کشف اسرار حیات است.

پس از جستجوی گسترده در شرایط بسیار دشوار، دانشمندان دانشگاه مک گیل، میکروب های زنده ای را کشف کردند که قبلاً هرگز شناسایی نشده بودند. علاوه بر این، آن‌ها با استفاده از تکنیک‌های ژنومی پیشرفته، بینشی در مورد متابولیسم زنده ماندن آن‌ها به دست آورده‌اند.

در مقاله‌ای که به تازگی در مجله ISME منتشر شده است، محققان برای اولین بار نشان دادند که جوامع میکروبی کشف شده در قطب شمال کانادا، در شرایطی مشابه شرایط مریخ، می‌توانند با تنفس و تغذیه از ترکیبات معدنی ساده موجود در چشمه، زنده بمانند. در مریخ عناصری مانند متان، سولفات، سولفید، دی اکسید کربن و مونوکسید کربن شناسایی شده‌اند. این کشف آنقدر واضح امکان وجود حیات در مریخ را ثابت می‌کند، که آژانس فضایی اروپا نمونه‌هایی از رسوبات سطحی چشمه چکش گمشده را برای آزمایش قابلیت‌های تشخیص حیات انتخاب کرد.

تشابه مریخ به چشمه چکش گمشده، طرحی برای اثبات وجود حیات در مریخ

چشمه چکش گمشده، که در منطقه نوناووت در قطب شمال واقع شده است، یکی از شورترین و سردترین چشمه‌های زمینی است که تا به امروز کشف شده. آب شور این چشمه از میان لایه یخی ۶۰۰ متری بالا می‌آید که بسیار شور است و شوری آن به 24٪ می‌رسد. از ویژگی‌های دیگر این چشمه می‌توان به دمای همیشه زیر صفر (-5 درجه سانتیگراد / 23 درجه فارنهایت) آن اشاره کرد که تقریباً فاقد اکسیژن است.

غلظت بسیار بالای نمک در این چشمه از یخ زدن چشمه چکش گمشده جلوگیری می‌کند. نمک در واقع مانند یک ماده ضد یخ عمل می‌کند و به آب اجازه می‌دهد تا وجود آب مایع را حتی در دماهای زیر صفر حفظ کند. این شرایط، مشابه شرایط موجود در مناطق خاصی از مریخ است، جایی که رسوبات نمک گسترده و چشمه‌های نمک سرد مشاهده شده است.

در واقع، همین شرایط سرد، شور و بدون اکسیژن موجب شده که چشمه «چکش گمشده» یکی از مشابه‌‌ترین مکان‌ها در کره زمین، به کره مریخ باشد. برخی از محققان این تحقیق به این نتیجه رسیده‌اند که تغییرات مشاهده شده در آبراه‌های واقع در سراشیبی‌های دیواره‌های حفره‌های سنگی در مریخ، می‌تواند ناشی از بالا آمدن آب‌های شور زیرسطحی در مریخ همانند چشمه چکش گمشده در قطب شمال زمین باشد.

با وجود اینکه پژوهشگران در تحقیقات گذشته در شرایط مشابه مریخ بر روی زمین میکروب‌هایی کشف کرده‌اند، اما این یکی از اولین مطالعاتی است که این میکروب های زنده ساکن در شرایط نامساعد را بطور فعال در چنین محیط غیر قابل زیستی یافته است.

میکروب‌ های زنده گرفته شده از رسوبات سطحی نزدیک چشمه چکش گمشده، در حدود 900 کیلومتری جنوب قطب شمال، می‌توانند طرحی برای انواع گونه‌های حیاتی ارائه دهند که ممکن است زمانی در مریخ وجود داشته یا هنوز وجود داشته باشند. برای به دست آوردن بینشی در مورد نوع حیاتی که می تواند در مریخ وجود داشته باشد، محققان از ابزارهای پیشرفته ژنومی و روش‌های میکروبیولوژی تک سلولی برای شناسایی و توصیف یک حیات میکروبی فعال استفاده کردند.

یافتن میکروب های زنده و سپس تعیین توالی DNA و mRNA آن‌ها کار آسانی نبود. تیم دانشمندان این پروژه از دانشگاه مک گیل، توسط لایل وایت از دپارتمان علوم منابع طبیعی رهبری می‌شد. الیس مگنوسون، دانشجوی دکترا در آزمایشگاه وایت و نویسنده اول مقاله توضیح می‌دهد: «کار با رسوبات دو سال به طول انجامید تا بتوانیم جوامع میکروبی فعال را با موفقیت شناسایی کنیم. شوری محیط چشمه هم در استخراج و هم در تعیین توالی میکروب ها اختلال ایجاد می‌کند، بنابراین وقتی توانستیم شواهدی از جوامع میکروبی فعال پیدا کنیم، تجربه بسیار رضایت بخشی بود.»

این تیم DNA را از میکروب های زنده جدا کرده و توالی یابی کردند و شروع به بازسازی ژنوم حدود 110 میکروارگانیسم کردند که بیشتر آن‌ها قبلاً دیده نشده بودند. این ژنوم‌ها به تیم اجازه دادند تا متوجه شوند چگونه چنین موجوداتی در این محیط شور و منحصر به فرد، که به عنوان طرحی برای وجود حیات بالقوه در محیط‌های مشابهی مانند مریخ عمل می‌کنند، زنده مانده و رشد می‌کنند.

از طریق تعیین توالی mRNA، این تیم قادر به شناسایی ژن‌های فعال در ژنوم‌ها و اساساً شناسایی برخی از میکروب های زنده شد که در محیط‌هایی مشابه چشمه چکش گمشده متابولیزه می‌شوند.

عدم نیاز به مواد آلی برای ادامه حیات

وایت می‌افزاید: «میکروب‌هایی که در چشمه چکش گمشده یافتیم و بررسی کردیم، شگفت‌انگیز هستند؛ زیرا برخلاف سایر میکروارگانیسم‌ها، آن‌ها برای زندگی به مواد آلی یا اکسیژن وابسته نیستند. در عوض، آن‌ها با خوردن و تنفس ترکیبات معدنی ساده مانند متان، سولفیدها، سولفات، مونوکسید کربن و دی اکسید کربن زنده می‌مانند که همگی در مریخ یافت می‌شوند. آنها همچنین می‌توانند دی اکسید کربن و گازهای نیتروژن را از جو تثبیت کنند، که همه آن‌ها را برای زنده ماندن و رشد در محیط‌های نامناسب روی زمین و فراتر از آن بسیار سازگار می‌کند.»

گام‌های بعدی در این تحقیق، کشت و شناسایی موارد بیشتری از فراوان‌ترین و فعال‌ترین اعضای این اکوسیستم میکروبی عجیب و غریب، برای درک بهتر چرایی و چگونگی رشد آن‌ها در محیط سرد، شور و کثیف چشمه چکش گمشده خواهد بود. محققان امیدوارند که این تحقیق به نوبه خود بتواند به تفسیر ایزوتوپ‌های گوگرد و کربن کمک کند که اخیراً توسط یک مریخ نورد کنجکاو ناسا در دهانه گیل در مریخ به دست آمده است.