دانشمندان اولین شواهد تجربی از موجودات جدید تولید کننده متان را کشف کردند

تیمی از دانشمندان دانشگاه ایالتی مونتانا این اولین شواهد تجربی برای وجود دو گروه جدید از میکروب ها ارائه کردپارک ملی یلوستونکاشت و متان تولید کردند. این کشف می تواند روزی به توسعه راه هایی برای کاهش تغییرات آب و هوایی و ارائه بینش های جدید در مورد زندگی در سایر نقاط منظومه شمسی منجر شود.

مجله نیچر نتایج آزمایشگاهی این هفته را داردرولاند هازنبیچلراین دو مقاله علمی توضیح می‌دهند که چگونه محققان دانشگاه ایالتی میشیگان تأیید کردند که نمونه‌های اولیه ارگانیسم‌های تک سلولی که متان تولید می‌کنند فراتر از شاخص هستند. قدیمی ها دیرینه شناسان بخشی از شاخه بزرگتر درخت زندگی هستند که … آرکیا ما هستیم.

متانوژن ها

موجودات تک سلولی مولد متان متانوژن آنها به آن می گویند در حالی که انسان ها و سایر حیوانات برای زنده ماندن غذا می خورند، اکسیژن استنشاق می کنند و دی اکسید کربن را بازدم می کنند، متانوژن ها مولکول های کوچکی مانند دی اکسید کربن یا متانول را می بلعند و متان را بازدم می کنند. بیشتر متانوژن ها بی هوازی سخت هستند، به این معنی که نمی توانند در حضور اکسیژن زنده بمانند.

دانشمندان از دهه 1930 می‌دانستند که بسیاری از بی‌هوازی‌ها در شاخه باستان‌شناسی متانوژن هستند و برای دهه‌ها معتقد بودند که همه متانوژن‌ها در شاخه Archaea هستند.

اما حدود 10 سال پیش، میکروب های حاوی ژن های مرتبط با تولید متان در شاخه های دیگر مانند Thermoproteota کشف شدند. این شاخه شامل دو گروه میکروبی به نام های Methanomethylaceae و Methanodesulfococcora می باشد.

Hotzenbichler گفت: “تمام آنچه که ما در مورد این موجودات می دانیم DNA آنها است.” هیچ کس هرگز چنین سلول متانوژنی را ندیده است. هیچ‌کس نمی‌دانست که آیا واقعاً از ژن‌های متانوژنیک خود استفاده می‌کنند یا اینکه به روش دیگری رشد می‌کنند.»

بر اساس نتایج مطالعه ای که سال گذشته منتشر شد، هوتسنبیچلر و تیمش تصمیم گرفتند بررسی کنند که آیا این موجودات بر روی متانوژن ها زندگی می کنند یا خیر.

آزمایش برای میکروب های تولید کننده متان

نمونه ها از رسوبات چشمه آب گرم پارک ملی یلوستون در دمای 61 تا 72 درجه سانتی گراد تهیه شد. “آنتونی کوتزویولا کروکنبرگ، دانشجوی دکترای دانشگاه ایالتی میشیگان، میکروب‌های یلوستون را در آزمایشگاه رشد داد.

Eucrops نه تنها زنده ماند، بلکه رشد کرد و متان تولید کرد. سپس تیم به توصیف زیست شناسی میکروب های جدید با استفاده از “زاخاری جی“، دانشمندی از دانشگاه فدرال زوریخ کمک کرد. در همین حال، یک گروه تحقیقاتی به رهبریلی چنگ“از موسسه بیوگاز چین و”دیانا سوزااز دانشگاه Wacheningen در هلند موفق به رشد نوع دیگری از این متانوژن های جدید شده اند.

Hotzenbichler گفت: “قبل از مطالعه ما، به جز تعیین توالی DNA، هیچ کار آزمایشی روی این میکروب ها انجام نشده بود.”

او گفت که چنگ و سوزا پیشنهاد دادند که مطالعه را با هم برای انتشار ارائه کنند. مقاله چنگ در مورد جداسازی Methanomethylaceae به طور مشترک با دو مطالعه آزمایشگاهی توسط Hutzenpichler منتشر شد.

گروه های جدید تولیدکنندگان متان

به گفته Hutzenbichler، در حالی که یکی از متانوژن های تازه شناسایی شده، Methanodesulfocoura، به نظر می رسد به چشمه های آب گرم و منافذ هیدروترمال در اعماق دریا محدود می شود، Methanomethylaceae گسترده تر است.

آنها گاهی اوقات در تصفیه خانه های فاضلاب، دستگاه گوارش نشخوارکنندگان، رسوبات دریایی، خاک و تالاب ها یافت می شوند.

بر اساس گزارش آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده، متانوژن ها 70 درصد متان جهان را تولید می کنند. متان گازی است که 28 برابر قویتر از دی اکسید کربن گرما را در جو به دام می اندازد.

Hotzenbichler گفت: “سطح متان با سرعت بسیار بیشتری نسبت به دی اکسید کربن در حال افزایش است و انسان ها متان را با سرعت بیشتری نسبت به قبل در جو آزاد می کنند.”

در حالی که آزمایش ها به یک سؤال مهم پاسخ دادند، سؤالات بیشتری را مطرح کردند. برای مثال، دانشمندان هنوز نمی‌دانند که آیا متانومتیلاسه‌ها که در محیط‌های ساده زندگی می‌کنند، برای رشد به متانوژن‌ها وابسته هستند یا به روش‌های دیگری رشد می‌کنند.

Hatzenbichler می گوید: “بهترین حدس من این است که گاهی اوقات آنها با تولید متان رشد می کنند و گاهی اوقات دقیقاً در جهت مخالف حرکت می کنند.” اما نمی دانیم چه زمانی، چگونه و چرا رشد می کنند. اکنون ما باید بفهمیم که آنها چه زمانی در چرخه متان شرکت می کنند و چه زمانی در چرخه متان شرکت نمی کنند.

در حالی که بیشتر متانوژن های باستانی از دی اکسید کربن یا استات برای ساخت متان استفاده می کنند، Methanomethylaceae و Methanodesulfococcora از ترکیباتی مانند متانول استفاده می کنند. این ویژگی می تواند به دانشمندان کمک کند تا یاد بگیرند که چگونه شرایط محیط های مختلف را تغییر دهند تا متان کمتری در جو آزاد شود.