rsenic ممکن است سخت باشد، اما دانشمندان یک جلبک پارک ملی یلوستون را پیدا کرده اند که سخت تر است.
تیم مک درموت، استاد گروه منابع زمینی و علوم زیست محیطی در ایالت مونتانا، گفت: جلبک - یک جلبک ساده تک سلولی به نام Cyanidioschyzon - در شرایط بسیار سمی رشد می کند و از نظر شیمیایی آرسنیک را که به طور طبیعی در اطراف چشمه های آب گرم وجود دارد تغییر می دهد. دانشگاه.
به گفته دانشمندان، Cyanidioschyzon روزی می تواند به بازیابی زباله های معدن مملو از آرسنیک کمک کند و در همه چیز از اکتشافات فضایی گرفته تا ایجاد غذاها و علف کش های ایمن تر کمک کند.
جلبک و نحوه سم زدایی آن از آرسنیک در مقاله ای که این هفته (هفته 9 مارس) در نسخه آنلاین Proceedings of the National Academy of Sciences یا PNAS پست شده است، توضیح داده شده است. نویسندگان اصلی مک درموت و بری روزن از دانشگاه بین المللی فلوریدا هستند. در میان چهار نویسنده مشترک، کورین لر است که قبلاً با مک درموت به عنوان دانشمند فوق دکترا در MSU کار می کرد و اکنون عضو هیئت علمی دانشگاه ایالتی پلی تکنیک کالیفرنیا است.
محققان در مقاله خود نوشتند آرسنیک رایج ترین ماده سمی در محیط زیست است که در رتبه اول فهرست مواد خطرناک Superfund قرار دارد. مک درموت گفت آرسنیک در آب‌های داغ و اسیدی یلوستون بسیار رایج است و چالش‌های واقعی را برای میکروارگانیسم‌های زندگی در این شرایط ایجاد می‌کند. در واقع، چالش هایی برای محققان وجود دارد. مک درموت گفت اسید موجود در خاک و آب به اندازه‌ای قوی است که گاهی اوقات وقتی برای جمع‌آوری نمونه‌ها زانو می‌زند، شلوار جین او را سوراخ می‌کند.
مک درموت بیش از یک دهه در یلوستون کار کرده است و در تمام طول سال به حوضه آبفشان نوریس سفر می کند تا تشک های میکروبی را که در چشمه های اسیدی رشد می کنند مطالعه کند. مک درموت گفت، در طول سال‌ها، او متوجه تشک‌های جلبکی ضخیم شد که در ماه دسامبر آنقدر سرسبز و سبز بودند که شبیه Astro-Turf بودند. تا ژوئن، آنها عملا از بین رفته بودند. مک درموت و همکارانش در حین بررسی این تغییر در مورد جلبک Cyanidiales و توانایی آن در کاهش آرسنیک به شکل کم خطرتر یاد گرفتند.
مک درموت گفت: «این جلبک‌ها آنقدر عضو غالب جامعه میکروبیولوژی هستند که نمی‌توانند از توجه دور باشند، اما به دلایلی توجه زیادی را به خود جلب نکرده‌اند.»
جلبک Cyanidioschyzon در سراسر یلوستون رشد می کند، اما به گفته مک درموت، محققان بر حوضه آبفشان نوریس تمرکز کردند. این جلبک در آب تا 135 درجه فارنهایت (خیلی گرم برای دوش گرفتن) با فاکتور pH بسیار اسیدی بین 0.5 تا 3 رشد می کند.5. نهرها اسیدی در نظر گرفته می شوند که فاکتور PH آنها کمتر از 7 باشد.
مک درموت گفت: "این جلبک ها در مناطقی از یلوستون زندگی می کنند که نسبت به آرسنیک بسیار سمی هستند." "شما نمی توانید این آب ها را بنوشید حتی اگر PH آنها را تغییر دهید."
دانشمندان ژن‌های جلبک را شبیه‌سازی کردند، سپس آنزیم‌ها را بررسی کردند تا بفهمند چگونه آرسنیک را تغییر می‌دهند. آنها یاد گرفتند که جلبک آرسنیک را اکسید می کند، کاهش می دهد و به اشکال مختلفی تبدیل می کند که کمتر از نمونه اصلی سمی هستند.
روزن گفت که یکی از شکل های مهم آن گازی است که می تواند تبخیر شود، به ویژه در دمای بالای چشمه های یلوستون. او گفت که این اجازه می دهد تا زندگی در "غلظت های واقعا کشنده آرسنیک" وجود داشته باشد.
"این به ما بینشی در مورد چگونگی سازگاری زندگی با محیط های شدید می دهد. "اگر زندگی بتواند در دماهای بالا و غلظت بالای فلزات سنگین مانند آرسنیک رشد کند، زندگی ممکن است در سیارات یا قمرهای دیگر مانند تیتان یا انسلادوس تکامل یابد."
McDermott گفت که دانشمندان تحقیقات پایه ای انجام دادند که ممکن است روزی پیامدهایی برای زهکشی معدن اسیدی و تلاش های اصلاح زهکشی سنگ های اسیدی داشته باشد.
"هر زمان که چیزی در مورد جلبک های یوکاریوتی و کاربرد بالقوه آنها برای پاکسازی زیستی یاد می گیرید، همیشه خوب است."
یوکاریوتی به میکروارگانیسم‌هایی اطلاق می‌شود که دارای سلول‌هایی با غشاهای محصور ساختارهای پیچیده هستند. Cyanidioschyzon یک ارگانیسم تک سلولی ساده است که به عنوان جلبک قرمز طبقه بندی می شود.
Rosen اضافه کرد که جلبک مورد مطالعه آنها یک گیاه ابتدایی است، بنابراین ممکن است نشان دهد که گیاهان چگونه می توانند آرسنیک را که در چندین نوع علف کش استفاده می شود، تحمل کنند. دانشی که آنها به دست آوردند همچنین می‌تواند روزی برای کمک به ایجاد نوع جدیدی از برنج استفاده شود.
"برخی از گیاهان، مانند برنج، غلظت بالایی از آرسنیک را در خود جمع می کنند. این امر عرضه مواد غذایی ما را به خطر می اندازد." "برنج با مقادیر بالای آرسنیک به سرعت کسی را نمی کشد، اما خطر ابتلا به سرطان هایی مانند سرطان مثانه را افزایش می دهد."
مک درموت گفت وقتی برای اولین بار به بررسی تغییر رنگ در تشک های جلبک یلوستون فکر کرد، فهمید که چیزی فراتر از فتوسنتز باید درگیر باشد. او فکر می‌کرد که ارتفاع و عرض جغرافیایی در آن نقش دارند. برخی از چشمه های آب گرم هیچ درختی در اطراف خود ندارند، بنابراین او به این فکر کرد که آیا خورشید شدید ماه ژوئن جلبک ها را چکش می کند.
مک درموت گفت: شواهد مولکولی نشان می دهد که جلبک های این چشمه ها از دو گروه جمعیتی متفاوت تشکیل شده اند. یکی در زمستان و دیگری در تابستان شکوفا می شود. جلبک‌هایی که در تابستان غالب هستند ظاهراً می‌توانند سطوح بالایی از اشعه ماوراء بنفش را تحمل کنند.
مطالعه مک درموت توسط بنیاد ملی علوم و تا حدی توسط کمک مالی ناسا از طریق موسسه زیست شناسی حرارتی MSU تأمین مالی شد. کار روزن توسط مؤسسه ملی بهداشت حمایت شد.
