چگونه 'کانان باکتریوم' تابش ۲۸,۰۰۰ برابر انسان‌ها را تحمل می‌کند
با Deinococcus radiodurans - یکی از سخت‌ترین باکتری‌های زمین آشنا شوید. این باکتری می‌تواند در معرض سطوح تابش فوق‌العاده بقا یابد.
به طور شگفت‌انگیز، این میکروارگانیسم‌ها می‌توانند تابش‌هایی هزاران برابر بالاتر از آنچه انسان‌ها یا حتی برخی موجودات دیگر را می‌کشد تحمل کنند.
اما چگونه این باکتری این کار را انجام می‌دهد؟ راز این موضوع در یک آنتی‌اکسیدان قوی، یک ترکیب ساده از مولکول‌ها و منگنز نهفته است.
محققان دانشگاه نورث‌وسترن و دانشگاه خدمات یونیفورمد مکانیزم این آنتی‌اکسیدان قوی را رمزگشایی کرده‌اند.
تحمل بالا به تابش
Deinococcus radiodurans به خاطر شخصیت خیالی کانان بربر - یک جنگجوی افسانه‌ای - به نام “کانان باکتریوم” مشهور شده است.
برای کشف راز آن، محققان یک آنتی‌اکسیدان جدید به نام MDP را طراحی کردند که از قدرت فوق‌العاده باکتری الهام گرفته شده است.
آنها دریافتند که MDP یک ترکیب منحصر به فرد را تشکیل می‌دهد: سه‌گانه‌ای از منگنز، فسفات و یک پپتید کوچک. این ترکیب قدرتمند حفاظت غیرقابل تصور را در برابر آسیب تابشی فراهم می‌کند.
“این ترکیب سه‌گانه سپر فوق‌العاده MDP در برابر اثرات تابش است” گفت برایان هافمن، یکی از نویسندگان مطالعه از دانشگاه نورث‌وسترن.
“مدت‌های زیادی است که می‌دانیم یون‌های منگنز و فسفات با هم آنتی‌اکسیدان قوی‌ای تشکیل می‌دهند، اما کشف و فهم قدرت 'جادویی' ارائه شده توسط افزودن قسمت سوم یک پیشرفت است. این مطالعه کلیدی فراهم کرده است برای درک اینکه چرا این ترکیب چنین محافظ تابشی قدرتمند و امیدوارکننده‌ای است” هافمن توضیح داد.
در کارهای قبلی، محققان پتانسیل این باکتری در زنده ماندن از تابش مریخی را مطالعه کرده بودند. این مطالعه جدید بر اساس آن بنا شده است.
تیم هافمن از طیف‌سنجی پیشرفته استفاده کرد تا سطوح آنتی‌اکسیدان منگنز را در سلول‌های باکتری اندازه‌گیری کنند.
آنها دریافتند که مقاومت یک میکروارگانیسم به تابش مستقیماً با سطوح آنتی‌اکسیدان منگنز آن مرتبط است. سطوح بالاتر این آنتی‌اکسیدان‌ها به معنای مقاومت بیشتر در برابر تابش شدید است.
مطالعات قبلی نشان داده‌اند که این باکتری می‌تواند ۲۵,۰۰۰ خاکستر (واحدی از اشعه ایکس و گاما) تابش را زنده بماند. یک مطالعه در سال ۲۰۲۲ توسط هافمن و تیم او نشان داد که مقاومت آن حتی بیشتر است.
در حالت خشک و منجمد، این باکتری می‌تواند ۱۴۰,۰۰۰ خاکستر را تحمل کند. مطابق با بیانیه‌ی مطبوعاتی، این دوز ۲۸,۰۰۰ برابر بیشتر از حد مرگبار برای انسان‌ها است.
این موضوع نشان می‌دهد که میکروب‌های خوابیده در مریخ ممکن است از محیط تابشی سخت زنده مانده باشند.
مطالعه باکتری می‌تواند در کاوش‌های فضایی مفید باشد
تیم تحقیقاتی به بررسی مقاومت رادیویی میکروب با مطالعه یک دکاپپتید طراحی شده با نام DP1 پرداخت.
DP1، هنگامی که با فسفات و منگنز ترکیب می‌شود، به آنتی‌اکسیدان قوی MDP تبدیل می‌شود.
این شکارچی رادیکال آزاد سلول‌ها و پروتئین‌ها را از آسیب تابشی محافظت می‌کند.
تیم از طیف‌سنجی رزونانس پارامغناطیس پیشرفته استفاده کرد که به آنها کمک کرد به نتیجه قطعی در مورد مقاومت باکتری در برابر تابش مرگبار برسند.
اعتبار به ماده فعال MDP بازمی‌گردد که ترکیبی سه‌گانه از فسفات، پپتید و منگنز تشکیل می‌دهد.
“این درک جدید از MDP می‌تواند به توسعه آنتی‌اکسیدان‌های مبتنی بر منگنز حتی قوی‌تر برای کاربردهایی در سلامت، صنعت، دفاع و کاوش فضایی منجر شود” گفت مایکل دیلی، نویسنده مطالعه.
این کشف می‌تواند در کاوش فضایی مفید باشد.
برای مثال، این آنتی‌اکسیدان‌ها می‌توانند در طول ماموریت‌های فضایی عمیق که فضانوردان در معرض تابش کیهانی شدید قرار می‌گیرند، آنان را محافظت کنند.
در زمین، می‌توان از آنها برای آماده‌سازی در برابر مواقع اورژانس تابشی، همچون حوادث هسته‌ای استفاده کرد. علاوه بر این، MDP می‌تواند در تولید واکسن‌های غیرفعال شده با تابش مورد استفاده قرار گیرد و ایمنی و کارایی آنها را تضمین کند.
یافته‌های این تحقیق در مجله Proceedings of the National Academy of Sciences. منتشر شده است.
