در دریاچه‌های داغ پارک ملی آتشفشانی لسن در کالیفرنیا، یک موجود تک‌سلولی در حال حرکت و چرخش، به‌تازگی رکورد جدیدی را در زمینه تحمل گرما به ثبت رسانده است.
بر اساس گزارش انتخاب و طبق اطلاعات گفته شده در sciencealert؛ این موجود که به تازگی Incendiamoeba cascadensis نامیده شده—به معنای «آمیب آتشین از کاسکیدز»—می‌تواند در دماهای تا ۶۳ درجه سانتی‌گراد رشد و تقسیم سلولی کند؛ که بالاترین دمای ثبت‌شده برای هر نوع یوکاریوتی به‌شمار می‌آید.
نکته جالب این است که این موجود حتی در دماهای کمتر از ۴۲ درجه سانتی‌گراد نیز شروع به رشد نمی‌کند. این خاصیت آن را به یک «ترموفیل اجباری» تبدیل می‌کند—موجودی که تنها در شرایطی بسیار گرم‌تر از میزان قابل تحمل غالب یوکاریوت‌ها قادر به زندگی است.
تیمی از محققان زیست‌شناسی به رهبری «اچ. بریل رپا پورت» و «آنجلا الیوریو» از دانشگاه سیراکیوز نیویورک می‌نویسند:
«نتایج ما چارچوب موجود درباره محدودیت‌های دمایی سلول‌های یوکاریوتی را به چالش می‌کشد و بینش ما را نسبت به اینکه حیات یوکاریوتی در کجا و چگونه می‌تواند دوام بیاورد، تغییر می‌دهد.»
زندگی روی زمین معمولاً در چارچوب شرایط خاصی متمرکز است و دمای مناسب برای اکثر جانداران—از جمله انسان‌ها—تقریباً ۲۰ درجه سانتی‌گراد را شامل می‌شود.
با این حال، برخی موجودات به شرایط بسیار دشوارتری عادت کرده‌اند: از منافذ آتشفشانی داغ در اعماق اقیانوس با فشار فوق‌العاده گرفته تا چشمه‌های داغ اسیدی و خشک‌ترین بیابان‌ها.
چگونه یک یوکاریوت تا این حد مقاوم شده است؟
اکثر «افراط‌دوست‌ها» (اکستریموفیل‌ها) از بین پروکاریوت‌ها خود را معرفی می‌کنند—گروهی شامل باکتری‌ها و آرکئاها. این موجودات نیز تک‌سلولی هستند اما از لحاظ ساختاری بسیار ابتدایی‌تر و ساده‌تر از یوکاریوت‌ها به شمار می‌روند.
پروکاریوت‌ها فاقد هسته و اندامک هستند و در واقع ترکیبی از یک غشای سلولی، پروتئین‌های مقاوم و DNA آزاد هستند؛ و به دلیل روحیه‌ای که به آن‌ها این امکان را می‌دهد تا شرایط بسیار سختی را تحمل کنند، شناخته می‌شوند.
مقاوم‌ترین موجود زنده شناخته‌شده در برابر حرارت، آرکئایی با نام Methanopyrus kandleri است که در منافذ زیرزمینی اقیانوس تا دمای ۱۲۲ درجه سانتی‌گراد زنده می‌ماند—در جایی که فشار بالا مانع از جوش آمدن آب می‌شود.
از سوی دیگر، یوکاریوت‌ها—که شامل آمیب و انسان هستند—دارای هسته، اندامک‌ها، غشاءهای داخلی نازک و ژنوم‌های پیچیده می‌باشند.
به همین دلیل است که یوکاریوت‌ها به طور کلی شکننده‌تر به حساب می‌آیند؛ سلول‌ها و اندامک‌های آن‌ها به سرعت در شرایط سخت دچار آسیب می‌شوند. به همین دلیل وجود یک یوکاریوت به این میزان مقاوم—همچون I. cascadensis—جالب توجه است.
کشف آمیب آتشین
این موجود در آب‌های داغ پارک آتشفشانی لسن در بازه زمانی ۲۰۲۳ تا ۲۰۲۵ جمع‌آوری شده است. رپا پورت، الیوریو و تیمشان توانسته‌اند از ۱۴ منطقه از ۲۰ منطقه نمونه‌برداری‌شده، نمونه‌هایی از I. cascadensis بدست آورند.
پژوهشگران سپس این نمونه‌ها را پرورش داده و بررسی کردند که این آمیب گرما‌دوست چگونه قادر به زنده ماندن است.
آن‌ها نمونه‌ها را در فلاسک‌های جداگانه رشد دادند و به آن‌ها گندم‌دانه افزودند تا یک جامعه باکتریایی برای تغذیه این آمیب باکتری‌خوار ایجاد شود.
سپس دمای هر فلاسک را تغییر دادند تا میزان تحمل این موجود را بسنجند—در مجموع ۱۷ دما از ۳۰ تا ۶۴ درجه سانتی‌گراد، با چهار فلاسک برای هر دما.
در اینجا است که داستان به شدت جالب می‌شود
• در دماهای کمتر از ۴۲ درجه سانتی‌گراد، آمیب هیچ گونه رشدی نداشته و دما برایش کافی گرم نبود.
• بهترین بازه‌ی رشد: ۵۵ تا ۵۷ درجه سانتی‌گراد
• تقسیم سلولی (میتوز) به‌طور مستقیم در ۵۸ و حتی ۶۳ درجه سانتی‌گراد مشاهده گردید.
• در دمای ۶۴ درجه سانتی‌گراد، آمیب هنوز در حال حرکت بود.
• این رکورد قبلیِ ۵۷ درجه سانتی‌گراد متعلق به Echinamoeba thermarum را شکست.
حتی دمای ۶۰ درجه سانتی‌گراد که به مدت طولانی به عنوان «حد نهایی رشد یوکاریوت‌ها» تصور می‌شد، با این کشف نقض گردید.
• در دماي ۶۶ درجه سانتی‌گراد، آمیب شروع به ایجاد ساختارهای حفاظتی به نام «کیست» کرد—استراتژی‌ای برای ورود به حالت خفتگی.
• جالب است که حتی در دمای ۲۵ درجه سانتی‌گراد نیز کیست تولید کرد—چیزی که در مورد یک یوکاریوت غیرمعمول است، زیرا بیشتر آن‌ها در این دما تمایل به رشد دارند و بسیاری در دمای اتاق به بهترین شکل رشد می‌کنند.
در آزمایش‌های بعدی:
• حرکت آمیب در دماي ۷۰ درجه سانتی‌گراد متوقف گردید، اما با کاهش دما مجدداً زنده شد.
• تنها در ۸۰ درجه سانتی‌گراد بود که به‌طور کامل از بین رفت.
راز مقاومت این آمیب در ژنوم آن پنهان است
تحلیل ژنوم این موجود کوچک نشان داده که دارای مسیرهای سیگنال‌دهی سریع، سیستم‌های پاسخ به گرما، طیف وسیعی از پروتئین‌های مقاوم به حرارت و چپرون‌های حرارتی است.
در نهایت، توالی‌های DNA تقریباً مشابهی در نمونه‌های DNA محیطی جمع‌آوری‌شده از پارک ملی یلواستون و منطقه آتشفشانی تاپو در نیوزیلند نیز مشاهده شد—البته وجود DNA به‌تنهایی نشان‌دهنده وجود یک موجود زنده نیست.
این موضوع احتمال را تقویت می‌کند که I. cascadensis تنها نیست. این کشف نشان می‌دهد زندگی ممکن است بسیار سازگارتر از چیزی باشد که پیش‌تر تصور می‌شد—و شاید در ارزیابی امکان وجود حیات در جهان‌های بیگانه نیز مؤثر باشد.
پژوهشگران ابراز دارند:
«Incendiamoeba cascadensis در دماهایی رشد می‌کند که قبلاً فراتر از توان هر موجود یوکاریوتی تصور می‌شد. این کشف پرسش‌های جدیدی را در خصوص حداکثر دمای ممکن برای بقای یک سلول یوکاریوتی به وجود می‌آورد.»
«این نتایج تأثیرات عمیقی بر درک ما از محدودیت‌های تکاملی سلول‌های یوکاریوتی و مجموعه شرایط غیرزیستی دارند که جست‌وجوی حیات در دیگر نقاط کیهان را تحت تأثیر قرار می‌دهند.»
این یافته‌ها به‌صورت نسخه پیش‌انتشار در bioRxiv منتشر شده است.