Hamshahri corpus document

DOC ID : H-811016-59481S1

Date of Document: 2003-01-06

زندگي در يخ توماس وديكمن ترجمه: حسن سالاري يخ هاي شناور در بيشترين مقدار خود 13 درصد سطح كره زمين را مي پوشانند و از لحاظ مساحت با بيابان ها قابل مقايسه اند بزرگترين گستره يخ دريايي در اقيانوس منجمد شمالي شكل مي گيرد در آنجا 20 ميليون كيلومتر مربع از سطح دريا را لايه اي ازيخ با قطري نزديك به يك متر مي پوشاند بسياري از جانداران پلانكتوني (شناور در آب ) از جمله ويروس ها باكتري ها، آغازيان، كرم هاي پهن و سخت پوستان هنگام يخ بستن سطح آب در پاييز به بلورهاي يخ مي چسبند يا بين آنها گرفتار مي شوند در نتيجه همان طور كه يخ رشد مي كند و به قطعات ديگر مي پيوندد اين جانداران درون مجاري پر از آب نمك به دام مي افتند يخ هاي شناور در اقيانوس هاي قطبي به بيابان هاي سفيد يخ زده اي مي مانند كه عاري از حيات اند. با وجود اين، زير لايه برفي كه سطح اين يخ ها را مي پوشاند، گروهي از باكتري ها و جانوران و گياهان ميكروسكوپي زندگي مي كنند كه براي زنده ماندن در اين محيط، سازگاري هاي ويژه اي پيدا كرده اند. تشكيل يخ بر سطح آب دريا، از ويژگي هاي ماه هاي سرد مناطق قطبي و برخي از درياهاي مناطق غيرقطبي از جمله درياي بالتيك و خزر است. اين يخ ها در بيشترين مقدار خود 13 درصد سطح كره زمين را مي پوشانند و از لحاظ مساحت با بيابان ها قابل مقايسه اند. بزرگترين گستره يخ دريايي در اقيانوس منجمد شمالي شكل در مي گيرد آنجا 20 ميليون كيلومتر مربع از سطح دريا را لايه اي ازيخ با قطري نزديك به يك متر مي پوشاند. برخلاف يخ آب شيرين، آب يخزده دريا زمينه اي نيمه جامد را تشكيل مي دهد كه شبكه اي از مجاري و منافذ دارد. اين مجراها و منفذها از لحاظ اندازه از چند ميكرومتر تا چند ميلي متر متغيرند و از آب نمكي پر شده اند كه از نمك هايي تشكيل مي شود كه هنگام شكل گيري و به هم پيوستن بلورهاي يخ، از آنها بيرون مي زنند. درون اين شبكه هاي پرپيچ و خم، جانداران سرماپسند بي شماري زندگي مي كنند. بسياري از جانداران پلانكتوني (شناور در آب ) از جمله ويروس ها، باكتري ها، آغازيان، كرم هاي پهن و سخت پوستان، هنگام يخ بستن سطح آب در پاييز، به بلورهاي يخ مي چسبند يا بين آنها گرفتار مي شوند. در نتيجه، همان طور كه يخ رشد مي كند و به قطعات ديگر مي پيوندد، اين جانداران درون مجاري پر از آب نمك به دام مي افتند. بنابراين، گروه متنوعي از جانداران به طور تقريبا آني در مسكن جديدي محبوس مي شوند كه با مسكن پيشين آنها تفاوت زيادي دارد. برجسته ترين جاندار اين يخ ها، دياتم هاي فتوسنتزكننده اي هستند كه به قوطي واكس شباهت دارند و تراكمشان گاهي چنان افزايش پيدا مي كند كه رنگيزه هاي فتوسنتزي آنها باعث قهوه اي شدن يخ مي شوند. آغازيان هتروتروف و جانوران كوچك با تراكمي حدود صدها تا هزارها عدد در هر ليتر، از باكتري هاي به دام افتاده در اين يخ ها تغذيه مي كنند. توان زنده ماندن در دماهاي زير C - 20 پيش نياز زندگي در يخ هاي درياست. مهمترين نياز حياتي اين جانداران در دماهاي پايين حفظ عملكرد غشاهاي ليپيدي تركيب است اسيدهاي چرب فسفوليپيدهاي غشا، ميزان سياليت غشا را تنظيم مي كند. بنابراين افزايش نسبت اسيدهاي چرب غيراشباع و كاهش طول زنجيره هيدروكربني اسيدهاي چرب، براي حفظ سياليت غشا در دماهاي پايين ضروري است. به بيان ساده تر، دماي پايين باعث سفت شدن چربي سازنده غشاي سلول هاي اين جانداران مي شود. چنين غشايي به خوبي نمي تواند نقش هاي زيستي خود را ايفا كند. از اين رو، آنها بايد به نحوي غشاي خود را از چربي نرم تري بسازند. به تازگي در چند باكتري سرمادوستي كه از يخ هاي دريايي جدا شده اند، آنزيمي به نام پلي كيتيدسينتاز پيدا شده كه در دماهاي پايين فعال است و در توليد اسيدهاي چرب غيراشباع دخالت دارد. اسيدهاي چرب غيراشباع نه تنها براي حفظ عملكرد غشاي پلاسمايي بلكه براي انتقاد موثر الكترون ها در غشاي تيلاكوئيدي كلروپلاست ها و غشاي دروني ميتوكندري ها نيز ضروري اند. در جانداران ساكن يخ هاي دريايي، آنزيم هاي سرمادوست زيادي پيدا شده است كه بيشترين فعاليت كاتاليزوري را در دماهاي پايين دارند. پروتئازها، بتاگالاكتوزيدازها، فسفاتازها و آميلازهاي مناسب اين شرايط دمايي، از باكتري هاي سرمادوست استخراج شده اند. به علاوه، ميزان برخي از آنزيم هايي كه در دماهاي پايين كارايي كمي دارند، در آنها افزايش مي يابد تا به اين نحو فعاليت كاتاليزوري در حد مناسبي حفظ شود. يكي ديگر از مشكلاتي كه جانداران يخ هاي دريايي براي مقابله با آن سازگاري هاي ويژه اي پيدا كرده اند، خطر از دست دادن آب در مجاري پر از آب شور اين يخ هاست. از آنجا كه غلظت نمك در آب شور اين مجاري سه برابر غلظت نمك در آب درياست، اين جانداران هنگام ذوب شدن يخ ها با محيط كم نمك تري روبه رو مي شوندكه بايد بلافاصله با اين محيط نيز سازش پيداكنند. براي زنده ماندن در اين شرايط تنش زا، تنظيم مقدار مولكول ها و يون هاي جذب كننده آب در مقايسه با محيط خارجي ضروري است. از اين رو، در سلول هاي اين جانداران، در پاسخ به فشار اسمزي محيط خارج، مقدار يون هاي معدني و مولكول هاي آلي جذب كننده آب (از جمله، پرولين، مانيتول و گلايسين ) هنگام، تشكيل يخ هاي دريايي افزايش و هنگام ذوب شدن آنها كاهش پيدا مي كند. يكي از جالبترين مولكول هاي جذب كننده آب در اين جانداران، دي متيل سولفونيوپرو پيونات (DMSP) است. اين مولكول، پيش ساز دي متيل سولفيد ( DMS) فرار است كه هنگام تجزيه DMSP آزاد و در اتمسفر SOبه 2 سولفونات متان و نمك غيردريايي سولفات تبديل مي شود. اين تركيبات به عنوان هسته هاي تراكم ابرها عمل مي كنند. بنابراين، DMS آزاد شده از يخ هاي دريايي مي تواند نقش مهمي در تشكيل ابرها و در نتيجه تنظيم آب و هوا ايفا كند. يخ دريايي، به خصوص زماني كه با برف پوشيده شده باشد، مانع موثري براي عبور نور است. بنابراين، جلبك هاي موجود در اين يخ ها بايد توان انجام فتوسنتز را در نوركم داشته باشند. در اين جلبك ها ميزان رنگيزه اي به نام فوكوزانتين بالاست. اين رنگيزه در جذب طول موج هايي كه مي توانند از يخ دريايي عبور كنند، بسيار كارآمد است. به علاوه، شواهدي نه چندان قطعي به دست آمده كه در نور بسيار پايين، اين جلبك ها از زندگي اتوتروفي (خود غذاسازي ) به زندگي هتروتروفي (برداشت غذا از محيط ) روي مي آورند. به تازگي، دانشمندان توانسته اند با وارد كردن يك ژن كه اطلاعات ساخت نوعي ناقل گلوكز را در خود دارد، به دياتم هاي فتوسنتز كننده دريايي، تغييري اساسي در سوخت و ساز اين جانداران ايجاد كنند، به نحوي كه آنها را مي توان در محلولي از گلوكز و در غياب نور پرورش از داد اين رو، برخي از دانشمندان معتقدند كه ممكن است طي تغيير شرايط محيطي، تغييرات مشابهي در دياتم هاي يخ هاي دريايي رخ دهد. هر چند يخ مانع عبور پرتوهاي فرابنفش مي شود و اثرات تخريبي اين پرتوها بيشتر به جانداراني محدود مي شود كه بر سطح آن شناورند، افزايش غلظت مولكول هاي ضد اين پرتوها (از جمله پورفيراي ) 334 در دياتم هاي يخ هاي دريايي گزارش شده است. پرتوهاي فرابنفش مي توانند باعث آسيب به همانندسازي DNAرونويسي، RNA و دستگاه فتوسنتزكننده دياتم ها شوند. از اين رو، آنها با توليد مولكول هاي محافظ از اين آسيبها جلوگيري مي كنند. از آنجا كه يخ دريايي با اتمسفر تبادل گاز كمي دارد، فعاليت فتوسنتزي جلبك ها موجب كاهش COميزان 2 در اين محيط مي شود. اين كاهش در نهايت به كاهش فعاليت فتوسنتزي و در نتيجه كاهش اكسيژن در مجاري و منافذ يخ مي شود. هر چند اين وضعيت به ندرت رخ مي دهد، اما كاهش اكسيژن مي تواند بسيار خطرناك باشد. در اين وضعيت ميزان گونه هاي فعال اكسيژن و راديكال هاي هيدروكسيل افزايش پيدا مي كند. علاوه بر اين مولكول هاي سمي، از برخورد پرتوهاي فرابنفش نوع B( B- UV) با مولكول هاي اكسيژن و برخي از مولكول هاي آلي نيز فرآورده هاي سمي خطرناك توليد مي شود. نحوه مقابله جانداران يخ هاي دريايي با اين مولكول هاي خطرناك هنوز به درستي مشخص نيست، اما از دياتم هاي اين يخ ها آنزيم هايي مانند كاتالاز، گلوتايتون پراكسيد از وگلوتايتون ردوكتاز استخراج شده است كه در از بين بردن اين مولكول هاي سمي نقش اساسي ايفا مي كنند. علاوه بر تمهيداتي كه درون سلول ها براي مقابله با دماي پايين فراهم مي شود، بسياري از دياتم هاي يخ هاي دريايي موادي را به بيرون خود ترشح مي كنند كه بر خصوصيات محيط يخي پيرامونشان تاثير مي گذارند. گليكوپروتئين هايي كه از اين جانداران ترشح مي شود، خصوصيات نوري يخ احاطه كننده آنها را تغيير جلبك ها مي دهند و باكتري هاي يخ هاي دريايي، مقدار زيادي ماده آلي محلول توليد مي كنند كه زمينه خارج سلولي مناسبي را براي آنها اين مي سازد زمينه كه بيشتر از كربوهيدرات تشكيل شده است، شرايط محيط پيرامون آنها را از لحاظ فيزيكي و شيميايي تغيير مي دهد و از آنها در برابر تخريب بلورهاي يخ محافظت مي كند. به علاوه، همانند بافري در برابر تغييرات PH و غلظت نمك ها مقاومت مي كند. در سال هاي اخير مطالعه روي جانداران يخ هاي دريايي توجه زيادي را به خود معطوف داشته درك است اساس زيست شيميايي تحمل به سرما در جانداران ساكن يخ ها، مي توانند در فناوري زيستي كاربردهايي داشته باشد. براي مثال، مي توان از آنها براي توليد اسيدهاي چرب غيراشباع بهره گرفت. آنزيم هاي مقاوم به سرماي اين جانداران را مي توان در پودرهاي شوينده و صنايع غذايي به كار گرفت. عامل ديگري كه دانشمندان را به سوي مطالعه اين جانداران كشانده، شباهت محيط زندگي اين جانداران با وضعيت حاكم بر آب و هواي مشتري و مريخ است. به هر حال، لايه هاي يخي فرازميني كه ده ها تا صدها كيلومتر ضخامت دارند با لايه هاي يخي زميني كه ضخامت آنها بين يك تا ده متر متغير است، تفاوت اساسي دارند. بنابراين، اگر اشكالي از حيات در آنها وجود داشته باشد يا روزگاري وجود داشته است، آنها با جانداراني كه در يخ هاي دريايي پيدا كرده ايم، تفاوت زيادي دارند. Jan 2002,Science 25