قم بالتسجيل في النشرة الإخبارية للعلوم Wonder Theory على قناة CNN. استكشف الكون بأخبار الاكتشافات الرائعة والتقدم العلمي والمزيد.
سي إن إن
—
هناك نوع من البكتيريا تسمى Deinococcus radiodurans، الملقبة بـ “Conan the Bacterium” لقدرتها على البقاء على قيد الحياة في أقسى الظروف، يمكنها تحمل جرعات إشعاعية أكبر بـ 28000 مرة من تلك التي يمكن أن تقتل إنسانًا – وسر نجاحها متجذر في مضادات الأكسدة.
الآن، اكتشف العلماء كيفية عمل مضادات الأكسدة، مما يفتح إمكانية استخدامها لحماية صحة البشر، سواء على الأرض أو أولئك الذين يستكشفون ما وراءها في المستقبل.
يتكون مضاد الأكسدة من مجموعة بسيطة من الجزيئات الصغيرة تسمى المستقلبات، بما في ذلك المنغنيز والفوسفات وببتيد صغير، أو جزيء، من الأحماض الأمينية.
معًا، هذه الثلاثية القوية أكثر فعالية في الحماية من الإشعاع من المنغنيز مجتمعًا مع عنصر واحد فقط من المكونات الأخرى، وفقًا لدراسة جديدة نُشرت يوم الاثنين في Proceedings of the National Academy of Sciences.
ويمكن استخدام النتائج لحماية رواد الفضاء من الجرعات العالية من الإشعاع الكوني في مهمات الفضاء السحيق المستقبلية عبر نظامنا الشمسي، وفقًا لمؤلفي الدراسة.
“لقد عرفنا منذ فترة طويلة أن أيونات المنغنيز والفوسفات معًا تشكل مضادات أكسدة قوية، ولكن اكتشاف وفهم القوة “السحرية” التي توفرها إضافة المكون الثالث يعد إنجازًا كبيرًا. وقال بريان هوفمان، المؤلف المشارك في الدراسة، وأستاذ الكيمياء تشارلز إي وإيما موريسون وأستاذ العلوم البيولوجية الجزيئية في كلية واينبرغ بجامعة نورث وسترن: “لقد قدمت هذه الدراسة المفتاح لفهم سبب كون هذا المزيج مادة وقاية إشعاعية قوية وواعدة”. الآداب والعلوم في بيان.
وأظهرت الأبحاث السابقة أن دينوكوكوس، المعروف باسم أكثر أشكال الحياة مقاومة للإشعاع في موسوعة غينيس للأرقام القياسية، يمكنه البقاء على قيد الحياة خارج محطة الفضاء الدولية لمدة ثلاث سنوات. يمكن للبكتيريا القوية أيضًا أن تتحمل الأحماض والبرد والجفاف.
كما أظهر هوفمان وميكايلي دالي، أستاذ علم الأمراض بجامعة الخدمات الموحدة للعلوم الصحية، قدرة البكتيريا على البقاء بشكل لا يصدق. وأظهر تقرير أكتوبر 2022، الذي شارك في تأليفه الثنائي مع فريق من الباحثين، أنه إذا كانت الداينوكوكوس موجودة على سطح المريخ، فمن الممكن أن تظل الميكروبات المجمدة على قيد الحياة لملايين السنين.
وفي الدراسة السابقة، قام الفريق بقياس كمية مضادات الأكسدة المنغنيزية في خلايا البكتيريا. ووجد الباحثون أن كمية الإشعاع التي يمكن أن تعيشها الكائنات الحية الدقيقة ترتبط ارتباطًا مباشرًا بكمية مضادات الأكسدة المنغنيزية. لذلك، كلما زادت مضادات الأكسدة الموجودة في المنغنيز، زادت مقاومة الإشعاع.
عند تجفيفها وتجميدها، يمكن أن تنجو Deinococcus radiodurans من 140 ألف جراي، أو وحدة من الأشعة السينية وأشعة جاما، وهو ما يزيد بمقدار 28 ألف مرة عن كمية الإشعاع التي يمكن أن تقتل شخصًا.
بالنسبة لأحدث الأبحاث، استخدم هوفمان ودالي وزملاؤهما MDP، أو الواقي المشتق من الميلاتونين، وهو أحد مضادات الأكسدة الاصطناعية المستوحاة من Deinococcus radiodurans التي صممها دالي. وقد تم استخدام مضادات الأكسدة هذه في اللقاحات متعددة التكافؤ المعطلة للإشعاع، والتي تعتمد على الإشعاع لإيقاف مسببات الأمراض مثل الكلاميديا. دالي، الذي درس Deinococcus radiodurans لسنوات، هو أيضًا عضو في لجنة الأكاديميات الوطنية لحماية الكواكب.
وقام فريق الدراسة بتحليل كيفية حماية المكونات النشطة لـ MDP، بما في ذلك المنغنيز والفوسفات والببتيد المسمى DP1، الخلايا والبروتينات من التعرض للإشعاع. عندما يرتبط الببتيد والفوسفات بالمنجنيز، فإنهما يشكلان مركبًا ثلاثيًا أو ثلاثيًا يكون فعالًا للغاية في الحماية من الإشعاع. وقال هوفمان إن المستقلبات الموجودة في MDP معًا تخلق “صلصة سرية”.
وقالت الدكتورة تيتيانا ميلوجيفيتش، رئيسة قسم علم الأحياء الخارجي بجامعة أورليانز في فرنسا، إن الدراسة توفر رؤى جديدة حول كيفية إنشاء الدروع الواقية من الإشعاع بواسطة المستقلبات، واحتمال تعزيزها في المستقبل. لم تشارك تيتيانا في الدراسة.
وقال دالي: “هذا الفهم الجديد لـ MDP يمكن أن يؤدي إلى تطوير مضادات أكسدة أكثر فعالية تعتمد على المنغنيز لتطبيقات في مجالات الرعاية الصحية والصناعة والدفاع واستكشاف الفضاء”.
وأشار دالي إلى أن رواد الفضاء في مهمات الفضاء السحيق سيتعرضون لمستويات عالية من الإشعاع، خاصة من الجسيمات النشطة التي تنتقل عبر الكون والتي تسمى الأشعة الكونية.
وقال: “إن MDP، كونه واقيًا إشعاعيًا بسيطًا وفعالاً من حيث التكلفة وغير سام وفعال للغاية، يمكن إعطاؤه عن طريق الفم للتخفيف من مخاطر الإشعاع الفضائي”.
على الأرض، يمكن استخدام مضادات الأكسدة للحماية من الحوادث التي تؤدي إلى إطلاق الإشعاع.
الآن، يشعر الفريق بالفضول لمعرفة ما إذا كان هذا المركب الثلاثي الموجود خلف مضادات الأكسدة في Deinococcus موجودًا في خلايا الكائنات الحية الأخرى، وإذا كان الأمر كذلك، فهل يمكن أن يكون مسؤولاً عن مقاومة الإشعاع فيها، كما قال هوفمان.
