پژوهشگران نوعي باكتري فلزخوار شناسايي كرده‌اند
ميكروبيولوژيست‌هاي مؤسسه‌ي فناوري كاليفرنيا (Caltech) نوعي باكتري كشف كرده‌اند كه از منگنز تغذيه و از آن به‌عنوان منبع كالري خود استفاده مي‌كند. بيش از يك قرن پيش، پيش‌بيني شده بود كه چنين ميكروب‌هايي وجود داشته باشند؛ اما تاكنون هيچ نوعي از آن‌ها كشف يا توصيف نشده بود. جرد ليدبتر، استاد ميكروبيولوژي محيط‌زيست در Caltech، با همكاري هانگ يو، پژوهشگر فوق‌دكتري، يافته‌هاي خود را در مجله‌ي Nature تشريح كرده است. ليدبتر مي‌گويد:
اين‌ها نخستين باكتري‌هاي كشف‌شده هستند كه از منگنز به‌عنوان منبع سوخت خود استفاده مي‌كنند. جنبه‌اي شگفت‌انگيز از ميكروب‌ها در طبيعت اين است كه آن‌ها ميتوانند مواد به‌ظاهر بعيدي مانند فلزات را متابوليزه و انرژي قابل‌استفاده براي سلول را توليد كنند.
همچنين، مطالعه‌ي جديد نشان مي‌دهد كه اين باكتري مي‌تواند از منگنز براي تبديل كربن‌دي‌اكسيد به زيست‌توده استفاده كند. اين فرايند شيميوسنتز ناميده مي‌شود. پيش‌ازاين، پژوهشگران از باكتري‌ها و قارچ‌هايي مطلع بودند كه ميتوانند منگنز را اكسيد كنند يا الكترون‌هاي آن را بگيرند؛ اما فقط حدس مي‌زدند ميكروب‌هاي ناشناخته‌اي وجود داشته باشند كه بتوانند از اين فرايند براي رشد خود بهره‌برداري كنند.
ليدبتر پس از انجام آزمايش‌هاي نامرتبطي با استفاده از نوعي منگنز سبك گچ‌مانند و به‌طور تصادفي اين باكتري را پيدا كرد. او چند ماه قبل از اينكه از دفتر خود بيرون برود، شيشه‌اي آغشته به اين مواد را با آب گذاشته بود تا خيس بخورد. وقتي برگشت، شيشه با ماده‌ي سياه‌رنگي پوشانده شده بود. او توضيح مي‌دهد:
فكر كردم اين چيست؟ با خود گفتم شايد اين‌ها همان ميكروب‌هايي باشند كه مدت‌ها است دنبالشان هستيم. بنابراين، براي كشف آن آزمايش‌هاي نظام‌مندي انجام داديم.
پوشش سياه‌رنگ درواقع منگنز اكسيده‌شده‌اي بود كه باكتري‌هاي تازه‌كشف‌شده آن را توليد كرده و احتمالا از خود شير آب آمده بودند. ليدبتر مي‌گويد:
شواهدي وجود دارد كه خويشاوندان اين موجودات در آب‌هاي زيرزميني ساكن هستند و بخشي از آب آشامديني پاسادينا از آبخوان‌هاي محلي پمپ مي‌شود. پاسادينا شهري است كه مؤسسه‌ي فناوري كاليفرنيا در آن قرار دارد.
گرهك‌هاي اكسيدمنگنز ايجاد‌شده‌‌ي باكتري‌اي كه تيم مؤسسه‌ي فناوري كاليفرنيا آن را كشف كرد. قطر اين گرهك حدود ۰/۱ تا ۰/۵ ميلي‌متر است.
منگنز يكي از عناصر فراوان موجود در سطح زمين است. اكسيدهاي منگنز به‌شكل ماده‌ي سياه‌رنگ توده‌اي درمي‌آيند و در طبيعت بسيار زياد هستند. آن‌ها در رسوبات زير سطحي يافت شده‌اند و ميتوانند در سيستم‌هاي توزيع آب نيز تشكيل شوند. ليدبتر گفت:
مطالب زيادي در حوزه‌ي مهندسي محيط‌زيست دراين‌باره وجود دارد كه اكسيدهاي منگنز سيستم‌هاي توزيع آب آشاميدني را مسدود كرده‌اند؛ اما اينكه چگونه و چرا چنين ماده‌اي در آنجا توليد مي‌شود، به‌صورت معما مانده بود. واضح است بسياري از دانشمندان حدس زده‌اند باكتري‌هايي كه از منگنز براي انرژي استفاده مي‌كنند، ممكن است مسئول اين امر باشند؛ اما تاكنون شواهدي در حمايت از اين ايده به‌دست نيامده بود.
يافته‌هاي پژوهش جديد به پژوهشگران كمك مي‌كند شيمي خاك آب‌هاي زيرزميني را بهتر درك كنند. مشخص شده است باكتري‌ها ميتوانند آلاينده‌ها را در آب‌هاي زيرزميني تخريب كنند. اين فرايند پاك‌سازي زيستي ناميده مي‌شود. هنگام انجام اين كار، چندين ارگانيسم اصلي اكسيدمنگنز را احيا مي‌كنند؛ يعني الكترون‌هايي به آن‌ها مي‌دهند كه شبيه همان كاري است كه ما هنگام استفاده از اكسيژن هوا انجام مي‌دهيم.
سؤال دانشمندان اين بوده است كه اكسيدمنگنز در ابتدا از كجا مي‌آيد. ليدبتر مي‌گويد:
باكتري‌اي كه آن را كشف كرده‌ايم، مي‌تواند آن را توليد كند؛ بنابراين، آن‌ها از سبك زندگي برخوردار هستند كه موارد موردنياز واكنش‌هاي باكتري‌هاي ديگر را تأمين مي‌كنند كه ما آن‌ها را سودمند و مطلوب در انديشه متخصصين مي‌گيريم.
افزون‌براين، يافته‌هاي اين پژوهش ارتباط احتمالي با درك گرهك‌هاي منگنزي دارد كه در بخش اعظمي از كف درياها به‌چشم مي‌خورد. اين توپ‌هاي فلزي گرد كه ميتوانند به بزرگي گريپ‌فروت باشند، ابتدا در دهه‌ي ۱۸۷۰ در كانون توجه پژوهشگران دريايي كشتي اچ‌ام‌اس چلنجر قرار گرفتند. از آن زمان، چنين گرهك‌هايي در سطح بسياري از اقيانوس‌هاي زمين يافت شده‌اند. در سال‌هاي اخير، شركت‌هاي استخراج معدن در حال برنامه‌ريزي براي برداشت و بهره‌برداري از اين گرهك‌ها بوده‌اند؛ زيرا اغلب، فلزات كميابي درون آن‌ها يافت مي‌شود.
درباره‌ي نحوه‌ي تشكيل اوليه‌ي اين گرهك‌ها، دانش ناچيزي در دست بوده است. يو و ليدبتر اكنون با اين سؤال رو‌به‌رو هستند: آيا ميكروب‌هاي مشابه با آنچه آن‌ها در آب‌هاي شيرين يافته‌اند، ممكن است نقش داشته باشند؟ آن‌ها قصد دارند در آينده اين مسئله را مطالعه كنند. يو مي‌گويد:
اين موضوع بر نياز به درك بهتر گرهك‌هاي منگنز دريايي قبل از آن تأكيد مي‌كند كه معدن‌كاري آن‌ها را تخريب كند.
وودوارد فيشر، استاد زيست‌شناسي زمين از Caltech نيز مي‌گويد:
كشف جرد و هانگ شكاف فكري بزرگي درزمينه‌ي درك چرخه‌هاي ابتدايي زمين را پر مي‌كند و به روش‌هاي گوناگوني مي‌افزايد كه در آن منگنز (فلز انتقالي پيچيده، ولي فراوان) در تكامل حيات روي زمين ايفاي نقش كرده است.
هم انديشي ها