میکروب‌هایی زنده در غیرمنتظره‌ترین مکان زمین کشف شدند!

یک تکنیک جدید که DNA میکروبی زنده (iDNA) و مرده (eDNA) را از هم جدا می‌کند، امکان تحلیل دقیق‌تر زندگی میکروبی در بیابان آتاکاما را فراهم کرده است. این روش، میکروب‌های فعال را شناسایی می‌کند و دیدگاه‌های جدیدی درباره اکوسیستم‌هایی با شرایط شدیداً دشوار برای حیات ارائه می‌دهد.

ییابان آتاکاما که در امتداد ساحل اقیانوس آرام در شیلی قرار دارد، خشک‌ترین مکان روی زمین است و به دلیل خشکی شدید خود برای بیشتر اشکال حیات غیرقابل‌سکونت است. با این حال، ظاهرا همه موجودات در برابر این شرایط سخت تسلیم نمی‌شود، زیرا مطالعات خاک شنی این بیابان، جوامع میکروبی متنوعی را آشکار کرده‌اند. مطالعه نقش میکروارگانیسم‌ها در چنین محیط‌هایی به دلیل دشواری تفکیک ماده ژنتیکی میکروب‌های زنده از آن‌هایی که مرده‌اند، چالش‌برانگیز است.

این تکنیک جدید جداسازی به پژوهشگران کمک می‌کند تا روی بخش زنده جامعه میکروبی تمرکز کنند. در مقاله‌ای که اخیراً در مجله Applied and Environmental Microbiology منتشر شده است، تیمی بین‌المللی از پژوهشگران یک روش جدید برای جدا کردن ماده ژنتیکی برون‌سلولی (eDNA) از ماده ژنتیکی درون‌سلولی (iDNA) را توضیح داده‌اند. بر اساس گفته‌ی دیرک واگنر، دکترای ژئومیکروبیولوژیست از مرکز پژوهشی علوم زمین آلمان در پوتسدام و سرپرست این مطالعه؛ این روش دیدگاه‌های بهتری درباره زندگی میکروبی در محیط‌های کم‌زیست‌توده ارائه می‌دهد که پیش‌تر با روش‌های سنتی استخراج DNA ممکن نبود.

تحقیقات در بیابان آتاکاما

میکروبیولوژیست‌ها از این روش جدید روی نمونه‌های خاک جمع‌آوری‌شده از بیابان آتاکاما استفاده کردند. این نمونه‌ها در امتداد یک نوار از غرب به شرق، از لبه اقیانوس تا دامنه کوه‌های آند، جمع‌آوری شدند. تحلیل‌های آن‌ها تنوعی از میکروب‌های زنده و احتمالاً فعال را در خشک‌ترین مناطق آشکار کرد. واگنر بیان کرد که درک بهتر eDNA و iDNA می‌تواند به پژوهشگران کمک کند تا تمام فرآیندهای میکروبی را بررسی کنند.

او گفت:

میکروب‌ها پیشگامانی هستند که چنین محیط‌هایی را استعمار کرده و زمین را برای نسل بعدی حیات آماده می‌کنند. این فرآیندها فقط به بیابان محدود نمی‌شوند. این موضوع می‌تواند برای زمین‌های جدیدی که پس از زمین‌لرزه‌ها یا رانش زمین شکل می‌گیرند نیز کاربرد داشته باشد، جایی که شرایط تقریباً مشابه است: یک بستر معدنی یا سنگی.

بیشتر ابزارهای موجود برای استخراج DNA از خاک، سلول‌های زنده، غیرفعال و مرده را به‌طور ترکیبی از میکروارگانیسم‌ها استخراج می‌کنند. واگنر توضیح می‌دهد:

اگر همه DNAهای موجود را استخراج کنید، هم DNA موجودات زنده را خواهید داشت و هم DNA موجوداتی که به‌تازگی مرده‌اند یا مدت‌ها پیش از بین رفته‌اند.توالی‌یابی متاژنومی این DNA می‌تواند میکروب‌های خاص و فرآیندهای میکروبی را آشکار کند، اما نیاز به DNA باکیفیت کافی دارد، که در محیط‌های کم‌زیست‌توده اغلب یک مانع بزرگ است.

حل این چالش با تکنیک جدید

برای رفع این مشکل، واگنر و همکارانش فرآیندی برای فیلتر کردن سلول‌های سالم از بقیه آن‌ها ایجاد کردند که قطعات ژنتیکی eDNA را که از سلول‌های مرده در رسوبات باقی مانده است، جدا می‌کند. این روش شامل چندین چرخه شست‌وشوی ملایم است. او گفت در آزمایش‌هایی که در آزمایشگاه انجام دادیم، مشخص شد که پس از چهار بار تکرار، تقریباً تمام DNAهای موجود در یک نمونه به دو گروه جداگانه (eDNA و iDNA) تقسیم می‌شوند.

وقتی آن‌ها خاک بیابان آتاکاما را آزمایش کردند، در تمام نمونه‌ها باکتری‌های اکتینوباکتریا و پروتئوباکتریا را در هر دو گروه eDNA و iDNA یافتند. واگنر بیان کرد که این یافته تعجب‌آور نبود، زیرا سلول‌های زنده دائماً ذخیره iDNA را هنگام مرگ و تجزیه تجدید می‌کنند. او توضیح داد:

اگر جامعه‌ای واقعاً فعال باشد، یک گردش مداوم در حال رخ دادن است و این به این معناست که دو مخزن (eDNA و iDNA) باید به هم شبیه‌ باشند.

در نمونه‌های جمع‌آوری‌شده از عمق کمتر از ۵ سانتی‌متر، مشخص شد که باکتری‌های Chloroflexota در گروه iDNA غالب هستند.

واگنر اعلام کرد که قصد دارد در آینده توالی‌یابی متاژنومی روی نمونه‌های iDNA انجام دهد تا درک بهتری از میکروب‌های فعال داشته باشد و همین رویکرد را روی نمونه‌هایی از محیط‌های سخت دیگر اعمال کند. او گفت:

با مطالعه iDNA می‌توانید بینش‌های عمیق‌تری درباره بخش واقعاً فعال جامعه به دست آورید.

منبع: Scitechdaily