زیستن بیشتر از آنچه تصور می کردیم امکان تداوم در اعماق تاریک اقیانوس را دارد!
همانگونه که می دانیم اکسیژن، نور و فتوسنتز موجب حیات بر کره خاکی است. تابش نور خورشید وظیفه رساندن حیات به سرتاسر کره زمین را برعهده دارد؛ اما جالب توجه است برخی از گونه های حیات به نور برای زندگی نیاز ندارند. به جای استفاده از فتوسنتز برای ذخیره انرژی در پیوندهای شیمیایی، برخی میکروب ها به طور کامل بر اکسیداسیون مولکول های غیرارگانیک (معدنی) مانند هیدروژن برای ذخیره انرژی تکیه می کنند.
کموسنتز
کموسنتز (سنتز شیمیایی)، همانگونه که از نامش پیداست، در قرن 19 به عنوان نشانه احتمالی انرژی برای میکروب ها در نظر گرفته شده است؛ هرچند این فرضیه تا زمانی که اکوسیستم های اطراف دریچه های هیدروترمال کشف نگردید، تأیید نشد. از آن زمان به بعد، روش های استخراج انرژی از طریق اکسیده کردن ترکیبات غیرارگانیک (معدنی) نادر، دست نیافتنی و محدود به زیستگاه های با شرایط خاص در نظر گرفته شد.
با این حال، پژوهش های صورت گرفته در مورد آب دریا، خلاف ادعال بالا را مطرح کرده و معتقد است که راهبردهای بقا در میان موجودات از قطب شمال تا قطب جنوب متنوع و فراوان است. توضیح آنکه گروهی از محققان به سرپرستی دانشگاه موناش استرالیا یافته اند که فرایند کموسنتز تبدیل به نخستین راه زندگی برای موجودات ریز دریایی در اعماق دریاها، همان جایی که دیگر نور خورشید وجود نداشته و همه جا تاریک است.
کریس گرینینگ، میکروبیولوژیست دانشگاه موناش، معتقد است: «هیدروژن و مونوکسید کربن در واقع میکروب ها را در تمام مناطقی که ما بررسی کرده ایم تأمین می کند؛ از خلیج های شهری گرفته تا جزایر گرمسیری تا صدها متر زیر سطح. حتی برخی از آنها را می توان در زیر لایه های یخی قطب جنوب پیدا کرد. لازم به ذکر است که بر خلاف نور خورشید، هیدروژن مولکولی منبع مناسبی از انرژی است که حداقل در مقادیر کمی در طیف گسترده ای از اکوسیستم ها، از جو گرفته تا سطح زمین و حتی زیر آن وجود دارد.
کموسنتز در اعماق اقیانوس
در مطالعات پیشین پروفسور گرینینگ و همکارانش نشان داده شده است که در بسیاری از خاک های جهان، کشت های باکتریایی که می‌توانند هیدروژن مصرف کنند «فراوان، متنوع و فعال» هستند – از بسیاری جهات، پایه کل زنجیره غذایی هستند. اکنون، او و برخی از همان محققانی که در مطالعات پیشین همکاری داشته اند نشان داده اند که موضوع فوق در اعماق اقیانوس نیز صادق است.
مطالعه آنها اولین مطالعه ای است که بررسی می کند آیا باکتری های موجود در اقیانوس ها می توانند از هیدروژن برای سوخت استفاده کنند یا خیر. این یافته ها بر اساس 14 نمونه آب دریا است که از اقیانوس اطلس، هند، اقیانوس آرام و اقیانوس های جنوبی جمع آوری شده است. در تمامی نمونه ها به جز یک مورد، تیم محققان میکروب هایی را شناسایی کردند که دارای مکانیسم ژنتیکی لازم برای سنتز شیمیایی با استفاده از هیدروژن و فتوسنتز بودند. بر اساس فعالیت میکروب ها در آزمایشگاه، مدل های برآورد شده نشان می دهند که میزان کموسنتز (سنتز شیمیایی) آنها برای حفظ رشد و بقای جامعه کافی است. نویسندگان نتیجه می گیرند که هیدروژن باید منبع انرژی مهمی برای باکتری های موجود در آب دریا باشد، به‌ویژه برای آنهایی که در عمیق ترین و تاریک ترین اعماق اقیانوس ها زیست می کنند.
اکسیداسیون هیدروژن زمانی مفید است که نور خورشید به راحتی در دسترس نباشد، اما انجام چنین پروسه ای بدون دشواری نیست؛ چرا که نیاز به آهن داشته و این در حالی است که آهن برای چنین پروسه ای یک ماده ارزشمند و نادر است. این بدان معناست که باکتری های دریایی احتمالاً تنها در مواقع ضروری از هیدروژن به عنوان سوخت استفاده می کنند. در سطح اقیانوس، اتکای میکروب ها به نور خورشید احتمالاً بسیار باصرفه تر است. با این حال، در تاریکی، مناجرا به صورت دیگر است. نزدیک‌تر به کف دریا، آهن بیشتر در دسترس است در حالی که نور خورشید کمیاب می‌شود. باکتری های دریایی که می توانند بین کموسنتز و فتوسنتز جابه جا شوند، احتمالاً در هنگام پراکندگی در تمام سطوح مختلف زیستگاه اقیانوس، مزیت رقابتی عمده ای خواهند داشت. احتمالاً به همین دلیل است که این اشکال حیاتی انعطاف پذیر هنوز تا به امروز بسیار فراوان هستند.
گرینینگ می‌گوید: «اولین حیات احتمالاً در دریچه‌های اعماق دریا با استفاده از هیدروژن، و نه نور خورشید، به عنوان منبع انرژی پدید آمده است.» او ادامه می دهد: «باورنکردنی است که 7/3 میلیارد سال بعد، میکروب های زیادی در اقیانوس ها هنوز از این گاز پرانرژی استفاده می کنند و ما تا به حال این موضوع را کاملاً نادیده گرفته‌ایم.