کشف حیرت‌انگیز ارگانیسم های ناشناخته در اعماق زمین

زمین احتمالاً آن‌‌گونه نیست که قبلاً فکر می‌کردید. در اعماقی ژرف از این لایه‌‌ی سطحی که در آن زندگی می‌‌کنیم، یک زیست‌‌کره‌‌‌‌ی غنی از گونه‌‌های زیستی وجود دارد که دانشمندان به‌‌تازگی کشف آن را آغاز کرده‌‌اند.

در این قلمروی زیرزمینی، گونه‌‌هایی دیرینه از موجودات زنده تکثیر یافته‌‌اند؛ آن هم در مکان‌‌هایی که از لحاظ منطق، امکان زندگی در آنجا وجود نداشت و در پژوهش‌‌های جدید، دانشمندان دریافته‌‌اند که این دنیای تاریک از حیات میکروبی بسیار بزرگ‌‌تر از آن بوده است که می‌‌توان تصور کرد.

• یک اکوسیستم عظیم از میکروب‌ها در زیر سطح زمین کشف شده است.
• پیش‌‌بینی می‌‌شود که اندازه‌‌ی این اکوسیستم، دو برابر بزرگ‌تر از مجموع تمام اقیانوس‌های زمین باشد.
• بررسی‌‌ها نشان می‌‌دهد که دو نوع میکروب در این زیست‌‌کره‌‌ غالب هستند که حدود ۷۰ درصد از باکتری‌ها و آرکی‌‌باکتری‌‌های موجود در زمین را تشکیل می‌‌دهند.

کارن لوید از دانشگاه تنسی در ناکسویل توضیح می‌دهد:

ده سال پیش، ما فقط از چند مکان معدود نمونه‌برداری کردیم. این مکان‌‌ها بیشتر جاهایی بودند که انتظار می‌‌رفت بتوان اشکالی از حیات را در آنجا پیدا کرد. اکنون به‌‌لطف نمونه‌‌برداری‌‌های بسیار عمیق‌‌تر، ما می‌دانیم که این گونه‌‌ها را می‌‌توان تقریباً در هر جایی یافت؛ هرچند این نمونه‌گیری تنها در بخش بی‌‌نهایت کوچکی از این زیست‌‌کره‌‌ی ژرف انجام گرفته است.

یکی از پیشرفته‌ترین سکوهای حفاری شناور حال حاضر جهان با نام D/V Chikyu؛ عملیات حفاری در این سکو به‌‌صورت ۲۴ ساعته در جریان است.

با بررسی نتایج حاصل از یک همکاری ۱۰ ساله میان بیش از ۱۰۰۰ دانشمند، لوید و همکارانش در پروژه‌‌ی تحقیقاتی DCO برآورد کردند که «زیست‌‌کره‌‌‌‌ی عمیق»، فضایی در حدود ۲ تا ۲/۳ میلیارد کیلومترمربع را اشغال کرده است. این میزان تقریباً دو برابر حجم تمام اقیانوس‌های جهان است؛ یعنی یک محیط طبیعی بسیار بزرگ دیگر که انسان بخش اعظم آن را کشف نکرده است.

یک نوع کرم لوله‌‌ای (eukaryote) درون یک زیست‌‌لایه از میکروارگانیسم‌ها. این کرم لوله‌‌ای ناشناخته در معدن طلای کوپانانگ در آفریقای جنوبی کشف شده و در عمق ۱/۴ کیلومتر از سطح زمین زندگی می‌کند.

درست مانند اقیانوس‌ها، زیست‌‌کره‌‌ی عمیق نیز یک زیستگاه بزرگ برای انواع گونه‌‌های مختلف است. این توده‌‌ی کربنی جرمی بالغ بر ۱۵ تا ۲۳ میلیارد تن دارد که مقدار آن بیش از ۲۴۵ تا ۳۸۵ برابر جرم تمام انسان‌های روی سطح زمین است.

این یافته‌ها که برآیند مطالعات انجام‌‌گرفته در صدها ایستگاه از سراسر جهان هستند، براساس تجزیه‌‌و‌‌تحلیل میکروب‌های موجود در نمونه‌هایی به‌‌دست آمده‌‌اند که از رسوب ‌‌های عمق ۲/۵ کیلومتری بستر دریا یا چاه‌‌هایی با عمق ۵ کیلومتری از سطح زمین استخراج شده‌‌اند.

باکتری‌‌های بنفش‌‌رنگ با نام Candidatus Desulforudis audaxviator در کنار گلوله‌‌های نارنجی‌‌رنگ کربن؛ این نمونه از معدن طلای امپوننگ در آفریقای جنوبی استخراج شده است.

برآورد شده است دو نوع میکروب که با نام‌‌های باکتری و آرکی‌‌باکتری در این اعماق ژرف پنهان شده‌‌اند، تقریباً ۷۰ درصد از کل باکتری‌ها و آرکی‌‌باکتری‌‌های موجود در زمین را تشکیل دهند.

هنوز هیچ‌‌کس نمی‌‌داند که چند نوع ارگانیسم در این اعماق وجود دارد؛ اما دانشمندان پروژه‌‌ی تحقیقاتی DCO می‌گویند که هنوز میلیون‌ها گونه‌‌ی مختلف در انتظار کشف و شناسایی هستند.

میچ سوگین، میکروبیولوژیست از آزمایشگاه بیولوژیکی مارین در ماساچوست می‌گوید:

کاوش در این زیرلایه‌‌ی عمیق مانند کاوش در جنگل‌های انبوه آمازون است. در جای‌جای این مکان، زندگی وجود دارد و همه‌‌جا به‌‌طرز شگفت‌‌آوری سرشار از ارگانیسم‌‌های غیرمعمول و غیرمنتظره است.

این نوع آرکی‌‌باکتری‌‌ها با نام Altiarchaeales برای اولین بار در چشمه‌‌های گوگردی آلمان یافت شدند.

این گونه‌‌های زیستی تنها به‌‌خاطر شکل ظاهری و سکونت‌گاه خود غیرمعمول محسوب نمی‌‌شوند؛ بلکه حتی روش زیستن آن‌‌ها نیز مایه‌‌ی شگفتی است: از یک سو، چرخه‌‌ی زندگی این موجودات به‌‌حدی آهسته و طولانی است که می‌‌توان آن را با دوره‌‌های زمانی زمین‌‌شناسی مقایسه کرد و از سوی دیگر می‌‌بینیم که این موجودات در نبود نور خورشید و تنها با جذب مقادیری اندک از انرژی شیمیایی محیط سنگی اطراف خود توانسته‌‌اند زنده بمانند.

• دانشمندان همچنین دریافته‌‌اند که این باکتری‌ها و آرکی‌‌باکتری‌‌ها چرخه‌‌ی زندگی بسیار کند ولی در عین حال طولانی دارند که به آن‌‌ها اجازه می‌‌دهد در فقدان نور خورشید نیز به حیات خود ادامه دهند.
• مطالعات بیشتر در مورد این زیست‌‌کره می‌تواند منجر به کشف گونه‌های میکروبی بیشتری شود.

لوید در مصاحبه‌‌ای با روزنامه‌‌ی گاردین توضیح می‌‌دهد:

عجیب‌ترین چیز برای من این است که برخی از ارگانیسم‌ها می‌توانند برای هزاران سال زندگی کنند. آن‌ها از لحاظ متابولیکی فعال هستند؛ اما در سکون و با مصرف انرژی بسیار کمتر از آنچه ما به‌‌عنوان شرط بقا پذیرفته بودیم.

این یافته‌ها نه‌‌تنها باعث تقویت این نظریه می‌‌شود که «حیات ژرف» می‌تواند در هر جای دیگری از جهان (نظیر زیست‌‌کره‌‌های تاریک دیگر سیارات بیگانه) وجود داشته باشد؛ بلکه حتی بازتعریفی جدید از مفهوم «حیات» را پیش رویمان قرار می‌‌دهد.

کارا ماگنابوسکو و همکارانش نمونه‌هایی از آب باستانی را در عمق ۱/۳ کیلومتری از اعماق معدن طلای Beatrix در آفریقای جنوبی جمع‌‌آوری می‌‌کنند تا تنوع و فراوانی گونه‌‌‌‌های میکروبی این مکان‌ها را بررسی کنند.

از نگاهی دیگر، هرچه در عمق بیشتری از زمین کاوش کنیم، به زمان دورتری از تاریخ فرگشت دست پیدا خواهیم کرد.

سوگین در بیانیه‌ای چنین توضیح می‌دهد:

 مطالعات مولکولی این احتمال را افزایش می‌دهد که دنیای تاریک میکروبی ممکن است بسیار متنوع‌‌تر از آنچه که در حال حاضر می‌شناسیم، باشد و اجداد گونه‌‌های زیستی در این دنیای ژرف می‌‌تواند مفهوم حوزه‌‌های سه‌‌گانه‌‌ای را که در سال ۱۹۷۷ توسط کارل ووز معرفی شدند، به چالش بکشاند.

شاید ما در حال کشف این حلقه‌‌ی ارتباطی باشیم که طی آن، ابتدایی‌ترین الگوهای زیستی زمین در دل پژوهش‌‌های ما در این حیات ژرف پدیدار شود.

این یافته‌ها در آستانه‌‌ی اجلاس اتحادیه‌‌ی ژئوفیزیک آمریکا (AGU) در پاییز سال ۲۰۱۸ در واشنگتن دی سی ارائه خواهد شد و گزارش نهایی DCO نیز قرار است در اکتبر ۲۰۱۹ منتشر شود.