این موجودات میتوانند در شرایطی بسیار خشک، دماهای بسیار بالا یا پایین، محیطهای اسیدی، فشار زیاد و حتی خلأ فضا زنده بمانند. مطالعه این موجودات نه تنها به دانشمندان کمک میکند تا درک بهتری از محیطهایی که زندگی میتواند در آنها دوام بیاورد (و حتی رشد کند) پیدا کنند، بلکه به اخترزیستشناسان کمک میکند تا درباره امکان حیات در دیگر نقاط جهان حدس بزنند. شاید نام “تاردیگریدها” یا “خرسهای آبی” را شنیده باشید، موجودات کوچکی که توانایی بقا در فضای بینستارهای را دارند.
اما نوعی دیگر از موجودات مقاوم، دینوکاکوس رادیودورانس (Deinococcus radiodurans) است که میکروبیولوژیستها آن را “کاننِ باکتری” مینامند، زیرا میتواند سختترین شرایط را تحمل کند. این شامل تحمل دوزهای اشعهای است که هزاران برابر بیشتر از حد مرگبار برای انسان یا هر موجود زنده دیگری روی زمین است. در مطالعهای جدید، تیمی از پژوهشگران دانشگاه نورتوسترن و دانشگاه خدمات مسلح (USU) یک موجود مصنوعی الهامگرفته از این باکتری را معرفی کردند که میتواند به انسانها کمک کند تا در برابر سطوح بالای اشعه در فضای عمیق، روی ماه و مریخ مقاومت کنند.
این پژوهش به رهبری هو یانگ، استادیار پژوهشی شیمی در دانشگاه نورتوسترن انجام شد. از دیگر اعضای تیم میتوان به آجی شارما، استادیار پژوهشی شیمی، مایکل جی. دیلی، استاد آسیبشناسی دانشگاه خدمات مسلح، و برایان ام. هافمن، استاد شیمی و زیستمولکولی در دانشگاه نورتوسترن اشاره کرد. یافتههای این پژوهش در تاریخ۱۸ آبان در نشریه PNAS منتشر شد.
هافمن، استاد شیمی و زیستمولکولی و عضو مؤسسه فرآیندهای شیمی حیات و مرکز جامع سرطان رابرت اچ. لوری در دانشگاه نورتوسترن است. دیلی، کارشناس دینوکاکوس رادیودورانس، نیز عضو کمیته حفاظت سیارهای آکادمیهای ملی علوم است. در یک مطالعه پیشین، هافمن و دیلی توانایی این باکتری برای مقاومت در برابر اشعههای مریخ را بررسی کردند. تحقیقات پیشین نشان دادهاند که این باکتری میتواند در برابر ۲۵,۰۰۰ گری (واحد اندازهگیری اشعه) مقاومت کند، که پنج برابر دوز مرگبار برای انسان است.
با این حال، هافمن و دیلی کشف کردند که این باکتری در حالت خشک یا منجمد میتواند تا ۱۴۰,۰۰۰ گری را تحمل کند – معادل ۲۸,۰۰۰ برابر دوز مرگبار برای انسان! این بدان معناست که میکروبهای منجمد در زیر سطح مریخ میتوانند در برابر اشعههای کیهانی و خورشیدی که این سیاره هر روز در معرض آنها است، دوام بیاورند. آنها متوجه شدند که کلید مقاومت این باکتری ترکیبات سادهای از متابولیتها با منگنز است که آنتیاکسیدان قدرتمندی ایجاد میکنند. همچنین دریافتند که مقدار آنتیاکسیدانهای منگنز موجود در یک میکروارگانیسم مستقیماً با دوز اشعهای که میتواند تحمل کند مرتبط است.
در این مطالعه جدید، تیم تحقیقاتی یک آنتیاکسیدان مصنوعی (MDP) را توصیف کردهاند که الهامگرفته از دینوکاکوس رادیودورانس است و توانایی بسیار بالاتری در مقاومت در برابر اشعه دارد. بر اساس پژوهشهای پیشین، آنها یک دکاپپتید طراحیشده (DP1) را بررسی کردند که در ترکیب با فسفات و منگنز، عامل مقابلهکننده با رادیکالهای آزاد (MDP) را تشکیل میدهد. این ترکیب حتی بهتر از خود باکتری در برابر آسیبهای ناشی از اشعه محافظت میکند.
هافمن در یک بیانیه خبری گفت:
«این مجموعه سهجزئی همان سپر فوقالعاده MDP در برابر اثرات اشعه است. مدتهاست که میدانیم یونهای منگنز و فسفات به تنهایی آنتیاکسیدان قویای هستند، اما کشف و درک قدرت شگفتانگیزی که با افزودن جزء سوم به دست میآید، یک پیشرفت بزرگ است. این مطالعه کلید فهمیدن علت قدرت این ترکیب بهعنوان یک محافظ قوی در برابر اشعه را ارائه داده است.»
دیلی نیز افزود:
«این درک جدید از MDP میتواند به توسعه آنتیاکسیدانهای مبتنی بر منگنز حتی قویتر برای کاربردهای پزشکی، صنعتی، دفاعی و اکتشافات فضایی منجر شود.»
کاربردهای احتمالی شامل آنتیاکسیدانهای مصنوعی است که میتوانند از فضانوردان در برابر اشعه در مأموریتهای بلندمدت فضایی محافظت کنند. در مطالعهای دیگر، دیلی و همکارانش نشان دادند که MDP در آمادهسازی واکسنهای چندظرفیتی تحت اشعه نیز مؤثر است. این میتواند در پزشکی فضایی نیز کاربرد داشته باشد، به طوری که واکسنهایی که معمولاً تحت تأثیر اشعه غیرفعال میشوند، همچنان کارایی خود را حفظ کنند.
