ترجمه: حمید وثیق زاده انصاری
منبع:راسخون
منبع:راسخون
زیست شناسان، تیره‌ای از میکرواُرگانیزم‌ها را کشف کردند که در آب‌های فراتر از صد درجه‌ی سانتیگراد زندگی می‌کنند. دانشمندان قبلاً چنین می‌پنداشتند که زندگی در این شرایط امکان پذیر نیست. این موجودات که حقیقتاً به صورت یک معما درآمدند دارای مشخصات بسیار جالب و شگفت انگیزی هستند. این موجودات در اعماق دریاها و اقیانوس‌ها و یا در چشمه‌های آب گرم زندگی می‌کنند و به گوگرد و آهن علاقه دارند. برخی از آن‌ها متان تولید می‌کنند، پاره‌ای دیگر در محیط‌های اسیدی پرسه می‌زنند و بیش از هر چیز به حرارت دل بسته‌اند. برخی از دانشمندان گمان می‌برند که این‌ها نخستین ساکنان کره‌ی زمین بوده‌اند. توجه داشته باشید که از موجوداتی خیالی یا بیرون آمده از دوزخ سخن نمی‌گوییم، بلکه بحث بر سر موجوداتی واقعی است که دانشمندان به آن‌ها «گرما دوست» می‌گویند.
هیچ موجود چند یاخته‌ای نمی‌تواند در دمایی بالاتر از دمای پنجاه درجه‌ی سانتیگراد زندگی کند. از زمان کشف این موجودات، یعنی طی چهل سال گذشته، هم‌چنان بر فهرست سازواره‌های گرمادوست افزوده شده است و زیست شناسان ناگزیر در عقیده‌ی خود نسبت به موضوع محیط مساعد برای شکفتن زندگی، تجدید نظر کرده‌اند. معمولاً تمایل بر این عقیده بوده است که تنها شرایط پذیرفتنیِ زندگی همانی است که ما انسان‌ها، حیوان‌ها، و غالب گیاهان در آن رشد و تکامل پیدا کرده‌ایم، یعنی یک دمای میانگین، نیاز به اکسیژن و غیره.... برخلاف این نگرش، گرما دوستان، دروازه‌ی جهان مرموزی را بر روی ما گشودند که ساکنانش به زیستن در محیط‌های با درجه حرارت بالا سازگاری بسیار زیادی دارند.
گرما دوست (ترموفیل) چیست؟ گرما دوست به زبان ساده موجودی است که می‌تواند در دمای بالاتر از شصت درجه‌ی سانتیگراد زندگی کند.... یعنی در محیطی که بخش اعظم موجودات زنده در آن نابود می‌شوند. درواقع هیچ یک از موجودات چند یاخته‌ای قادر به زندگی در فراتر از پنجاه درجه‌ی سانتیگراد نیستند، و تنها پاره‌ای از خزه‌ها، حشرات، و سخت پوستان می‌توانند به این مرز برسند. بنابراین به نظر می‌رسد که پیچیدگی یک سازواره رابطه‌ی مستقیمی با وجود دماهای ملایم و معتدل دارد. در فراتر از پنجاه درجه‌ی سانتیگراد به مرز شصت درجه می‌رسیم که در این شرایط نیز پاره‌ای از جلبک‌ها، قارچ‌ها، و تک یاخته‌ای‌ها می‌توانند زندگی کنند. اما در بالاتر از شصت درجه نمی‌توانیم هیچ سازواره‌ی اوکاریوتیک و حتی تک یاخته‌ای‌ها را بیابیم که قادر باشند در این شرایط به زندگی ادامه بدهند. (Eucaryotic: یاخته‌ها یا سازواره‌های اوکاریوتیک دارای هسته‌ی مشخصی هستند که به وسیله‌ی غشای هسته‌ای از سیتوپلاسم جدا شده است. ماده‌ی وراثتی در کروموزوم قرار دارد که از DNA و پروتئین تشکیل شده است. تقسیم هسته از راه میتوز انجام می‌گیرد. سیتوپلاسم دارای ضمائم غشادار است که مهم‌ترین آن‌ها عبارتند از: میتوکندری‌ها که در تنفس سلولی دخالت دارند و کلروپلاست‌ها که جایگاه فوتوسنتز هستند. تاژک‌ها و موژک‌ها اگر وجود داشته باشند دارای یازده میله‌ی طولی هستند که به طور خاصی قرار گرفته‌اند. یاخته‌های اوکاریوتیک واحد ساختمانی تمام موجودات سلولی به جز باکتری‌ها و جلبک‌های سبز-آبی هستند.)
درنتیجه، دسته‌ی گرما دوستان منحصراً از اوباکتری‌ها و باکتری‌ها تشکیل شده است و به تدریج با افزایش دما از تعدادشان کاسته می‌شود. از دمای هفتاد تا هفتاد و سه درجه، دیگر به باکتری‌های فوتوسنتتیک (نورساختی) – که مانند گیاهان از انرژی نورانی استفاده می‌کنند – برخورد نمی‌کنیم. و در دمای نود درجه، آخرین اوباکتری‌ها هم نابود می‌شوند. سرانجام از میان پنج یا شش گونه‌ی مقاوم در فراتر از صد درجه، به یک آرکائه باکتری به نام پیرودیکتیوم (Pyrodictium) بر می‌خوریم که در سال 1982 در یک چشمه‌ی آب گرم زیر دریایی پیدا شد و در محیط صد و ده درجه‌ی سانتیگراد زندگی می‌کند.
گرمادوستان یا ترموفیل‌ها برخلاف بسیاری از موجودات که از دماهای غیر قابل تحمل بیزار هستند به زندگی در شرایطی که برای دیگر موجودات، بسیار سخت تلقی می‌شود خو گرفته‌اند. مثلاً ترموفیل‌های متانوژن که در فرایند آلودگی‌زدایی از آن‌ها استفاده می‌شود، دارای خاصیت تولید گاز متان هستند که در قدیم گاز مرداب نامیده می‌شد. این ترموفیل‌ها فقط از اسید استیک متصاعد از سایر باکتری‌ها تغذیه می‌کنند.
در سال 1972 میلادی، یک ترموفیل دیگر به نام آرکائه باکتری سولفولوبوس کشف شد که دارای مشخصه‌ی ویژه‌ی دیگری است. سکونتگاه و مأمن ترجیحی این ترموفیل، چشمه‌های آب گرم آتش‌فشان و گوگردزایان‌ها (سولفاتارها) به ویژه گوگردزایان‌های سرشار از گوگرد است. گوگردزایان‌ها، مجراهای آتش‌فشانی هستند که از آن‌ها گازهایی با دمای صد تا صد و هشتاد درجه‌ی سانتیگراد متصاعد می‌شود. در آن‌جا، در یک محیط بی‌نهایت اسیدی سولفورهای ناشی از چشمه‌های آب گرم پارک یلوستون در ایالات متحده، سولفولوبوس‌های موجود در آن روزانه ده تا دویست گرم اسید سولفوریک در هر متر مربع تولید می‌کنند.
توضیح شکل: جمع‌آوری ترموفیل‌ها گاهی خود یک کار مشکل به شمار می‌آید. گاهی زیست شناسان از چوبی بلند برای نمونه برداری از آب استفاده می‌کنند.
یک چنین سازگاری‌ای با محیط‌های زیستِ بسیار سخت، مسائل بسیاری را مطرح می‌کند. از لحاظ نظری، افزایش دما به شدت بر مولکول‌های تشکیل دهنده‌ی یاخته‌ها تأثیر می‌گذارد و در فراتر از پنجاه درجه، غشاء یاخته کم‌کم سوراخ می‌شود. غالب پروتئین‌ها در دمای حدود شصت تا هفتاد درجه شکل خود را از دست می‌دهند و بالاخره در هشتاد درجه، DNA مانند زیپی که باز شود به دو قسمت از هم گشوده می‌شود.
اما ببینیم کدام معجزه است که ترموفیل‌ها را در این شرایط زنده نگاه می‌دارد و شگفت‌انگیزتر از همه این که تغییرات بسیار اندکی در آن‌ها مشاهده می‌شود. باید گفت که ترموفیل‌ها مولکول جدیدی را اختراع نکرده‌اند، آن‌ها هم مانند سایر موجودات زنده از لیپیدها، پروتئین‌ها، و DNA بهره می‌گیرند، و فقط برخی جزئیات را در نقاط حساس و حیاتی تغییر داده‌اند تا به آن‌ها مقاومت و استحکام افزون‌تری ببخشد. طبیعت به جای یک دگرکونی بنیادی، قانون کم‌ترین کوشش، یعنی تغییر کم‌ترین مورد ضروری، را برگزیده است.
بالاترین دمایی که یک سازواره می‌تواند در آن دوام بیاورد، حدود صد و ده درجه‌ی سانتیگراد است. اما این برابر است با حد بیشینه‌ی قابل تحمل برای یک موجود زنده. حال ببینیم دمای بحرانی که در فراتر از آن هیچ نوع زندگی‌ای امکان‌پذیر نیست کدام است.
چندین سال پیش، اقیانوس شناسان، در اقیانوس آرام در عمق دو هزار و پانصد متری در پهنه‌ی آب‌های مکزیک به دودکش‌هایی برخورد کردند که آبی سیاه، مانند جوهر، به بیرون می‌ریخت. در این عمق، به علت فشار بسیار زیاد، آب در دمای صد و ده درجه‌ی سانتیگراد نمی‌جوشد، و نیاز به دمای خیلی بیش‌تری برای جوشیدن دارد. بنابراین، آب‌هایی که از این دودکش‌ها – که آن‌ها را دودگرهای سیاه (Black Smokers) می‌نامند – بیرون می‌ریزند به دمای سی‌صد و پنجاه درجه‌ی سانتیگراد می‌رسد. این دودکش‌ها که بر روی رشته کوه‌های زیر اقیانوس‌ها و در مناطق آتش‌فشانی و زلزله‌های بسیار شدید قرار گرفته‌اند آب‌های دریا را که قبلاً از طریق شکاف‌های زیر پوسته‌ی اقیانوس بلعیده شده‌اند بیرون می‌ریزند. این آب‌ها پس از گرم شدن در مجاورت آشیانه‌های تفتالی (ماگماتیک) با حرارت بسیار زیاد خارج می‌شوند.
آن‌چه که مایه‌ی شگفتی پژوهشگران شد، کشف موجودات زنده‌ی بسیار فراوان در پیرامون این دودکش‌ها بود: سخت پوستان، حلزون‌هایی از گونه‌های ناشناخته، و.... مسأله در این‌جاست که چگونه در این شرایط، زندگی پدیدار شده است، در حالی که هیچ نوری به این عمق نمی‌رسد و فوتوسنتز، این منبع انرژی، عملاً غیر ممکن است. در این‌جا، نخستین حلقه‌ی زنجیره‌ی زندگی را آرکائه باکتری‌های ترموفیل تشکیل می‌دهند. این موجودات، مانند دیگر همتایان خود که در چشمه‌های آب‌گرم زمین زندگی می‌کنند، از سولفورهای بیرون ریخته از دودکش‌ها تغذیه می‌کنند و آن‌ها را به غذاهایی تبدیل می‌کنند که توسط سازواره‌های دیگر قابل جذب هستند. بدین‌سان ملاحظه می‌شود که زندگی در نبود کامل نور و اکسیژن امکان‌پذیر می‌شود و به جای فوتوسنتز، عمل شیمیوسنتز (یعنی تولید مواد آلی تحت تأثیر یک منبع انرژی شیمیایی) انجام می‌گیرد.
اما در این میان، حادثه‌ای که حقیقتاً اعجاب‌آور بود، اعلام کشف باکتری‌هایی بود که می‌توانستند در شرایط دمایی دویست و پنجاه درجه‌ی سانتیگراد تکثیر شوند. دو امریکایی به نام‌های جان باروس و جوی دمینگ در سال 1983 میلادی نتیجه‌ی آزمایش‌های خود را که بر روی نمونه‌های برداشته شده از عمق دو هزار و پانصد متری در دمای دویست و پنجاه درجه‌ی سانتیگراد انجام گرفته بود منتشر کردند. این خبر مانند بمب منفجر شد، زیرا تمامی شالوده‌ی زیست شیمی را مجدداً مورد تردید و بحث قرار می‌داد. در چنین دمایی، هیچ مولکول موجود زنده‌ای نمی‌تواند مقاومت کند. مثلاً نیمه عمر متوسط یک پروتئین در این شرایط به یک ثانیه کاهش می‌یابد.
این نتایجِ به دست آمده، بحث‌ها و گفتگوهایی را در میان دانشمندان سراسر جهان برانگیخت. پاره‌ای معتقد بودند که این صحبت‌ها فقط یک نوع چشم‌بندی و نتایج دست‌کاری شده و تقلبی است، عده‌ای دیگر به عکس، وجود اَشکال جدیدی از مولکول‌های پایدار در برابر گرما را تأیید می‌کردند. اما هیجانات چندان نپاییدند، زیرا پژوهشگران دیگری که تلاش کردند همان آزمایش‌ها را انجام دهند، موفق نشدند، و در این زمینه آخرین کلام مربوط به جاناتان ترنت از مؤسسه‌ی اقیانوس شناسی اسکریپس در ایالات متحده بود. وی گفت: «من هم می‌توانم دقیقاً به همان کشفیات باروس و دمینگ دست یابم... اما بدون باکتری زنده!» با این وصف، در دست‌کاری این دو پژوهشگر (باروس و دمینگ) هیچ تردیدی وجود ندارد. مسأله از این‌جا ناشی می‌شود که آن‌ها از دستگاه اندازه‌گیری‌ای استفاده کردند که پیش از آن هرگز در این شرایط دما و فشار به کار گرفته نشده بود. بنابراین، نتایجِ غیر دقیق احتمالاً مربوط به دستگاه‌های اندازه‌گیری نامناسب با شرایط بوده است.
به این ترتیب، فرضیه‌ی وجود باکتری‌های زنده در دویست و پنجاه درجه‌ی سانتیگراد رنگ باخت و بر دمای بیشینه‌ی مورد پذیرشِ صد و ده درجه توافق شد. به رغم همه‌ی این گفتگوها، دودکش‌های مورد بحث هم‌چنان در مرکز مباحثاتی قرار داشتند که به پیدایش زندگی مربوط می‌شدند. بنا بر نظر جان کورلیس، یکی از کاشفان دودکش‌های سیاه، این دودکش‌ها دارای شرایط آرمانی برای بسیاری از واکنش‌های شیمیایی هستند که در گذشته‌های دور منجر به پیدایش نخستین مولکول‌های حیات شدند.
شاید آرکائه باکتری‌های ترموفیل قدیمی‌ترین سازواره‌های زنده‌ی روی زمین و نیای همه‌ی موجودات دیگر باشند. درواقع از نظر ژنتیکی، برای یک ترموفیل، خو گرفتن به یک دمای کم‌تر بسیار آسان‌تر است تا عکس آن، و نیاز به جهش‌های کم تری دارد. با این حال، عده‌ای دیگر از دانشمندان، دودکش‌های سیاه را به منزله‌ی کوره‌های واقعی می‌پندارند که منهدم کننده‌ی تمامی آثار حیات هستند.
مسأله‌ی دیگری که وجود دارد این است که این دودکش‌ها عمر بسیار کوتاهی یعنی حدود صد سال دارند و احتمال این که منشأ حیات قرار گرفته باشند بسیار کم است. اما ترموفیل‌ها به سبب تنوع، بداعت، و خواص شگفت‌انگیزی که دارند، توجه دانشمندان را جلب کرده‌اند.
توضیح شکل: در اعماق دریاها و اقیانوس‌ها، در طول رشته کوه‌های اقیانوسی، دودکش‌های سیاه وجود دارند که از دهانه‌هایشان آب‌های داغ و سوزان بیرون می‌جهد. آب دریا از طریق شکاف‌های زیر پوسته‌ی اقیانوسی به درون زمین راه می‌یابد و پس از گرم شدن در مجاورت آشیانه‌ی تفتالی، با فشار زیاد خارج می‌شود.
و در پایان، در رابطه با موضوع مطرح شده در این مقاله، به جاست مطالبی در باره‌ی رده بندی موجودات زنده بیان شود. تا قرن نوزدهم میلادی، در میان دانشمندان مرسوم بود که موجودات زنده را به دو دسته، یک سو قلمرو جانوری، و یک سو قلمرو گیاهی، تقسیم می‌کردند. اما پیدایش میکروسکوپ و اثبات وجود میکروارگانیزم‌ها یا ریزسازواره‌ها، تمام این آگاهی‌ها را دگرگون ساخت. بنابراین می‌بایست برای آن‌ها هم رده‌ها و گروه‌های جدیدی را در نظر بگیرند. در کنار حیوانات و نباتات، خانواده‌ی قارچ‌ها، آغازیان (پروتیست‌ها)، و باکتری‌ها پدیدار شدند. (Protiste (آغازیان) واژه‌ای است برای گروهی از موجودات که در اصل برای همه‌ی تک یاخته‌ای‌ها به کار برده می‌شد بدون توجه به گیاهان (پروتوفیت‌ها) و حیوانات (پروتوزوئرها). ولی اکنون در مورد همه‌ی موجوداتی که دارای ساختمان ساده ای هستند به کار می‌رود.)
استفاده از میکروسکوپ‌های هرچه کامل‌تر و پیش‌رفته‌تر به دانشمندان امکان داد طبقه‌بندی‌های باز هم جدیدتری انجام دهند که مکمل رده‌بندی‌های پیشین بود. جانوران، گیاهان، قارچ‌ها – و کپک‌ها – و هم‌چنین پروتیست‌ها همگی اوکاریوت (با هسته‌ی یاخته‌ای) هستند. در داخل یاخته، در درون هسته یا کاریون، DNA وجود دارد. اما باکتری‌ها به عکسِ موارد ذکر شده، پروکاریوت، یعنی بدون هسته‌ی یاخته‌ای، هستند و DNA از سایر قسمت‌های یاخته جدا نیست.
کشف گروه جدیدتری از باکتری‌ها، یک بار دیگر این رده‌بندی‌ها را مورد تردید قرار داد. در میان این گروه به جز ترموفیل‌ها، هالوفیل‌ها یا نمک دوست‌ها نیز وجود دارند. این باکتری‌ها در زمین‌های پر از نمک‌های دریایی مثلاً در کنار بحرالمیت زندگی می‌کنند. اسیدوفیل‌ها (اسید دوستان) هم سازگار با زندگی در محیط‌های اسیدی هستند. و سرانجام متانوژن‌ها قرار گرفته‌اند. متانوژن‌ها دوست‌دار هیدروژن و گاز کربنیک هستند و از آن‌ها متان تولید می‌کنند و نمی‌توانند در یک جو عادی به حیات خود ادامه دهند. آن‌ها برای مثال در زیر زمین یا در شکمبه‌ی گاوها زندگی می‌کنند.
با پیدایش زیست شناسی مولکولی، در رده‌بندی موجودات زنده دگرگونی کلی حاصل شد. تجزیه و تحلیل DNAی تمام این باکتری‌های محیط‌های فوق‌العاده گرم نشان داده است که آن‌ها گروه جداگانه‌ای را تشکیل می‌دهند که به اندازه‌ی اوکاریوت‌ها، از دیگر باکتری‌ها متفاوتند. بنابراین از سال 1978 میلادی، یک گروه جدید فیلوژنیکی (نوعبالشی) جدا از باکتری‌های معمولی (یعنی اوباکتری‌ها) شناخته شدند که آن‌ها را آرکائه باکتری نامیدند (به معنای باکتری باستانی از ریشه‌ی آرکایوس یونانی که باستانی معنی می‌دهد). افزون بر این اکنون چنین می‌اندیشند که سه جنس اورکایوت‌ها، اوباکتری‌ها، و آرکائه باکتری‌ها از یک نیای واحد به نام پروژنوت که امروزه منقرض شده است، پدید آمده‌اند.
گرما دوست (ترموفیل) چیست؟ گرما دوست به زبان ساده موجودی است که می‌تواند در دمای بالاتر از شصت درجه‌ی سانتیگراد زندگی کند.... یعنی در محیطی که بخش اعظم موجودات زنده در آن نابود می‌شوند. درواقع هیچ یک از موجودات چند یاخته‌ای قادر به زندگی در فراتر از پنجاه درجه‌ی سانتیگراد نیستند، و تنها پاره‌ای از خزه‌ها، حشرات، و سخت پوستان می‌توانند به این مرز برسند. بنابراین به نظر می‌رسد که پیچیدگی یک سازواره رابطه‌ی مستقیمی با وجود دماهای ملایم و معتدل دارد. در فراتر از پنجاه درجه‌ی سانتیگراد به مرز شصت درجه می‌رسیم که در این شرایط نیز پاره‌ای از جلبک‌ها، قارچ‌ها، و تک یاخته‌ای‌ها می‌توانند زندگی کنند. اما در بالاتر از شصت درجه نمی‌توانیم هیچ سازواره‌ی اوکاریوتیک و حتی تک یاخته‌ای‌ها را بیابیم که قادر باشند در این شرایط به زندگی ادامه بدهند. (Eucaryotic: یاخته‌ها یا سازواره‌های اوکاریوتیک دارای هسته‌ی مشخصی هستند که به وسیله‌ی غشای هسته‌ای از سیتوپلاسم جدا شده است. ماده‌ی وراثتی در کروموزوم قرار دارد که از DNA و پروتئین تشکیل شده است. تقسیم هسته از راه میتوز انجام می‌گیرد. سیتوپلاسم دارای ضمائم غشادار است که مهم‌ترین آن‌ها عبارتند از: میتوکندری‌ها که در تنفس سلولی دخالت دارند و کلروپلاست‌ها که جایگاه فوتوسنتز هستند. تاژک‌ها و موژک‌ها اگر وجود داشته باشند دارای یازده میله‌ی طولی هستند که به طور خاصی قرار گرفته‌اند. یاخته‌های اوکاریوتیک واحد ساختمانی تمام موجودات سلولی به جز باکتری‌ها و جلبک‌های سبز-آبی هستند.)
درنتیجه، دسته‌ی گرما دوستان منحصراً از اوباکتری‌ها و باکتری‌ها تشکیل شده است و به تدریج با افزایش دما از تعدادشان کاسته می‌شود. از دمای هفتاد تا هفتاد و سه درجه، دیگر به باکتری‌های فوتوسنتتیک (نورساختی) – که مانند گیاهان از انرژی نورانی استفاده می‌کنند – برخورد نمی‌کنیم. و در دمای نود درجه، آخرین اوباکتری‌ها هم نابود می‌شوند. سرانجام از میان پنج یا شش گونه‌ی مقاوم در فراتر از صد درجه، به یک آرکائه باکتری به نام پیرودیکتیوم (Pyrodictium) بر می‌خوریم که در سال 1982 در یک چشمه‌ی آب گرم زیر دریایی پیدا شد و در محیط صد و ده درجه‌ی سانتیگراد زندگی می‌کند.
گرمادوستان یا ترموفیل‌ها برخلاف بسیاری از موجودات که از دماهای غیر قابل تحمل بیزار هستند به زندگی در شرایطی که برای دیگر موجودات، بسیار سخت تلقی می‌شود خو گرفته‌اند. مثلاً ترموفیل‌های متانوژن که در فرایند آلودگی‌زدایی از آن‌ها استفاده می‌شود، دارای خاصیت تولید گاز متان هستند که در قدیم گاز مرداب نامیده می‌شد. این ترموفیل‌ها فقط از اسید استیک متصاعد از سایر باکتری‌ها تغذیه می‌کنند.
در سال 1972 میلادی، یک ترموفیل دیگر به نام آرکائه باکتری سولفولوبوس کشف شد که دارای مشخصه‌ی ویژه‌ی دیگری است. سکونتگاه و مأمن ترجیحی این ترموفیل، چشمه‌های آب گرم آتش‌فشان و گوگردزایان‌ها (سولفاتارها) به ویژه گوگردزایان‌های سرشار از گوگرد است. گوگردزایان‌ها، مجراهای آتش‌فشانی هستند که از آن‌ها گازهایی با دمای صد تا صد و هشتاد درجه‌ی سانتیگراد متصاعد می‌شود. در آن‌جا، در یک محیط بی‌نهایت اسیدی سولفورهای ناشی از چشمه‌های آب گرم پارک یلوستون در ایالات متحده، سولفولوبوس‌های موجود در آن روزانه ده تا دویست گرم اسید سولفوریک در هر متر مربع تولید می‌کنند.
یک چنین سازگاری‌ای با محیط‌های زیستِ بسیار سخت، مسائل بسیاری را مطرح می‌کند. از لحاظ نظری، افزایش دما به شدت بر مولکول‌های تشکیل دهنده‌ی یاخته‌ها تأثیر می‌گذارد و در فراتر از پنجاه درجه، غشاء یاخته کم‌کم سوراخ می‌شود. غالب پروتئین‌ها در دمای حدود شصت تا هفتاد درجه شکل خود را از دست می‌دهند و بالاخره در هشتاد درجه، DNA مانند زیپی که باز شود به دو قسمت از هم گشوده می‌شود.
اما ببینیم کدام معجزه است که ترموفیل‌ها را در این شرایط زنده نگاه می‌دارد و شگفت‌انگیزتر از همه این که تغییرات بسیار اندکی در آن‌ها مشاهده می‌شود. باید گفت که ترموفیل‌ها مولکول جدیدی را اختراع نکرده‌اند، آن‌ها هم مانند سایر موجودات زنده از لیپیدها، پروتئین‌ها، و DNA بهره می‌گیرند، و فقط برخی جزئیات را در نقاط حساس و حیاتی تغییر داده‌اند تا به آن‌ها مقاومت و استحکام افزون‌تری ببخشد. طبیعت به جای یک دگرکونی بنیادی، قانون کم‌ترین کوشش، یعنی تغییر کم‌ترین مورد ضروری، را برگزیده است.
بالاترین دمایی که یک سازواره می‌تواند در آن دوام بیاورد، حدود صد و ده درجه‌ی سانتیگراد است. اما این برابر است با حد بیشینه‌ی قابل تحمل برای یک موجود زنده. حال ببینیم دمای بحرانی که در فراتر از آن هیچ نوع زندگی‌ای امکان‌پذیر نیست کدام است.
چندین سال پیش، اقیانوس شناسان، در اقیانوس آرام در عمق دو هزار و پانصد متری در پهنه‌ی آب‌های مکزیک به دودکش‌هایی برخورد کردند که آبی سیاه، مانند جوهر، به بیرون می‌ریخت. در این عمق، به علت فشار بسیار زیاد، آب در دمای صد و ده درجه‌ی سانتیگراد نمی‌جوشد، و نیاز به دمای خیلی بیش‌تری برای جوشیدن دارد. بنابراین، آب‌هایی که از این دودکش‌ها – که آن‌ها را دودگرهای سیاه (Black Smokers) می‌نامند – بیرون می‌ریزند به دمای سی‌صد و پنجاه درجه‌ی سانتیگراد می‌رسد. این دودکش‌ها که بر روی رشته کوه‌های زیر اقیانوس‌ها و در مناطق آتش‌فشانی و زلزله‌های بسیار شدید قرار گرفته‌اند آب‌های دریا را که قبلاً از طریق شکاف‌های زیر پوسته‌ی اقیانوس بلعیده شده‌اند بیرون می‌ریزند. این آب‌ها پس از گرم شدن در مجاورت آشیانه‌های تفتالی (ماگماتیک) با حرارت بسیار زیاد خارج می‌شوند.
آن‌چه که مایه‌ی شگفتی پژوهشگران شد، کشف موجودات زنده‌ی بسیار فراوان در پیرامون این دودکش‌ها بود: سخت پوستان، حلزون‌هایی از گونه‌های ناشناخته، و.... مسأله در این‌جاست که چگونه در این شرایط، زندگی پدیدار شده است، در حالی که هیچ نوری به این عمق نمی‌رسد و فوتوسنتز، این منبع انرژی، عملاً غیر ممکن است. در این‌جا، نخستین حلقه‌ی زنجیره‌ی زندگی را آرکائه باکتری‌های ترموفیل تشکیل می‌دهند. این موجودات، مانند دیگر همتایان خود که در چشمه‌های آب‌گرم زمین زندگی می‌کنند، از سولفورهای بیرون ریخته از دودکش‌ها تغذیه می‌کنند و آن‌ها را به غذاهایی تبدیل می‌کنند که توسط سازواره‌های دیگر قابل جذب هستند. بدین‌سان ملاحظه می‌شود که زندگی در نبود کامل نور و اکسیژن امکان‌پذیر می‌شود و به جای فوتوسنتز، عمل شیمیوسنتز (یعنی تولید مواد آلی تحت تأثیر یک منبع انرژی شیمیایی) انجام می‌گیرد.
اما در این میان، حادثه‌ای که حقیقتاً اعجاب‌آور بود، اعلام کشف باکتری‌هایی بود که می‌توانستند در شرایط دمایی دویست و پنجاه درجه‌ی سانتیگراد تکثیر شوند. دو امریکایی به نام‌های جان باروس و جوی دمینگ در سال 1983 میلادی نتیجه‌ی آزمایش‌های خود را که بر روی نمونه‌های برداشته شده از عمق دو هزار و پانصد متری در دمای دویست و پنجاه درجه‌ی سانتیگراد انجام گرفته بود منتشر کردند. این خبر مانند بمب منفجر شد، زیرا تمامی شالوده‌ی زیست شیمی را مجدداً مورد تردید و بحث قرار می‌داد. در چنین دمایی، هیچ مولکول موجود زنده‌ای نمی‌تواند مقاومت کند. مثلاً نیمه عمر متوسط یک پروتئین در این شرایط به یک ثانیه کاهش می‌یابد.
این نتایجِ به دست آمده، بحث‌ها و گفتگوهایی را در میان دانشمندان سراسر جهان برانگیخت. پاره‌ای معتقد بودند که این صحبت‌ها فقط یک نوع چشم‌بندی و نتایج دست‌کاری شده و تقلبی است، عده‌ای دیگر به عکس، وجود اَشکال جدیدی از مولکول‌های پایدار در برابر گرما را تأیید می‌کردند. اما هیجانات چندان نپاییدند، زیرا پژوهشگران دیگری که تلاش کردند همان آزمایش‌ها را انجام دهند، موفق نشدند، و در این زمینه آخرین کلام مربوط به جاناتان ترنت از مؤسسه‌ی اقیانوس شناسی اسکریپس در ایالات متحده بود. وی گفت: «من هم می‌توانم دقیقاً به همان کشفیات باروس و دمینگ دست یابم... اما بدون باکتری زنده!» با این وصف، در دست‌کاری این دو پژوهشگر (باروس و دمینگ) هیچ تردیدی وجود ندارد. مسأله از این‌جا ناشی می‌شود که آن‌ها از دستگاه اندازه‌گیری‌ای استفاده کردند که پیش از آن هرگز در این شرایط دما و فشار به کار گرفته نشده بود. بنابراین، نتایجِ غیر دقیق احتمالاً مربوط به دستگاه‌های اندازه‌گیری نامناسب با شرایط بوده است.
به این ترتیب، فرضیه‌ی وجود باکتری‌های زنده در دویست و پنجاه درجه‌ی سانتیگراد رنگ باخت و بر دمای بیشینه‌ی مورد پذیرشِ صد و ده درجه توافق شد. به رغم همه‌ی این گفتگوها، دودکش‌های مورد بحث هم‌چنان در مرکز مباحثاتی قرار داشتند که به پیدایش زندگی مربوط می‌شدند. بنا بر نظر جان کورلیس، یکی از کاشفان دودکش‌های سیاه، این دودکش‌ها دارای شرایط آرمانی برای بسیاری از واکنش‌های شیمیایی هستند که در گذشته‌های دور منجر به پیدایش نخستین مولکول‌های حیات شدند.
شاید آرکائه باکتری‌های ترموفیل قدیمی‌ترین سازواره‌های زنده‌ی روی زمین و نیای همه‌ی موجودات دیگر باشند. درواقع از نظر ژنتیکی، برای یک ترموفیل، خو گرفتن به یک دمای کم‌تر بسیار آسان‌تر است تا عکس آن، و نیاز به جهش‌های کم تری دارد. با این حال، عده‌ای دیگر از دانشمندان، دودکش‌های سیاه را به منزله‌ی کوره‌های واقعی می‌پندارند که منهدم کننده‌ی تمامی آثار حیات هستند.
مسأله‌ی دیگری که وجود دارد این است که این دودکش‌ها عمر بسیار کوتاهی یعنی حدود صد سال دارند و احتمال این که منشأ حیات قرار گرفته باشند بسیار کم است. اما ترموفیل‌ها به سبب تنوع، بداعت، و خواص شگفت‌انگیزی که دارند، توجه دانشمندان را جلب کرده‌اند.
و در پایان، در رابطه با موضوع مطرح شده در این مقاله، به جاست مطالبی در باره‌ی رده بندی موجودات زنده بیان شود. تا قرن نوزدهم میلادی، در میان دانشمندان مرسوم بود که موجودات زنده را به دو دسته، یک سو قلمرو جانوری، و یک سو قلمرو گیاهی، تقسیم می‌کردند. اما پیدایش میکروسکوپ و اثبات وجود میکروارگانیزم‌ها یا ریزسازواره‌ها، تمام این آگاهی‌ها را دگرگون ساخت. بنابراین می‌بایست برای آن‌ها هم رده‌ها و گروه‌های جدیدی را در نظر بگیرند. در کنار حیوانات و نباتات، خانواده‌ی قارچ‌ها، آغازیان (پروتیست‌ها)، و باکتری‌ها پدیدار شدند. (Protiste (آغازیان) واژه‌ای است برای گروهی از موجودات که در اصل برای همه‌ی تک یاخته‌ای‌ها به کار برده می‌شد بدون توجه به گیاهان (پروتوفیت‌ها) و حیوانات (پروتوزوئرها). ولی اکنون در مورد همه‌ی موجوداتی که دارای ساختمان ساده ای هستند به کار می‌رود.)
استفاده از میکروسکوپ‌های هرچه کامل‌تر و پیش‌رفته‌تر به دانشمندان امکان داد طبقه‌بندی‌های باز هم جدیدتری انجام دهند که مکمل رده‌بندی‌های پیشین بود. جانوران، گیاهان، قارچ‌ها – و کپک‌ها – و هم‌چنین پروتیست‌ها همگی اوکاریوت (با هسته‌ی یاخته‌ای) هستند. در داخل یاخته، در درون هسته یا کاریون، DNA وجود دارد. اما باکتری‌ها به عکسِ موارد ذکر شده، پروکاریوت، یعنی بدون هسته‌ی یاخته‌ای، هستند و DNA از سایر قسمت‌های یاخته جدا نیست.
کشف گروه جدیدتری از باکتری‌ها، یک بار دیگر این رده‌بندی‌ها را مورد تردید قرار داد. در میان این گروه به جز ترموفیل‌ها، هالوفیل‌ها یا نمک دوست‌ها نیز وجود دارند. این باکتری‌ها در زمین‌های پر از نمک‌های دریایی مثلاً در کنار بحرالمیت زندگی می‌کنند. اسیدوفیل‌ها (اسید دوستان) هم سازگار با زندگی در محیط‌های اسیدی هستند. و سرانجام متانوژن‌ها قرار گرفته‌اند. متانوژن‌ها دوست‌دار هیدروژن و گاز کربنیک هستند و از آن‌ها متان تولید می‌کنند و نمی‌توانند در یک جو عادی به حیات خود ادامه دهند. آن‌ها برای مثال در زیر زمین یا در شکمبه‌ی گاوها زندگی می‌کنند.
با پیدایش زیست شناسی مولکولی، در رده‌بندی موجودات زنده دگرگونی کلی حاصل شد. تجزیه و تحلیل DNAی تمام این باکتری‌های محیط‌های فوق‌العاده گرم نشان داده است که آن‌ها گروه جداگانه‌ای را تشکیل می‌دهند که به اندازه‌ی اوکاریوت‌ها، از دیگر باکتری‌ها متفاوتند. بنابراین از سال 1978 میلادی، یک گروه جدید فیلوژنیکی (نوعبالشی) جدا از باکتری‌های معمولی (یعنی اوباکتری‌ها) شناخته شدند که آن‌ها را آرکائه باکتری نامیدند (به معنای باکتری باستانی از ریشه‌ی آرکایوس یونانی که باستانی معنی می‌دهد). افزون بر این اکنون چنین می‌اندیشند که سه جنس اورکایوت‌ها، اوباکتری‌ها، و آرکائه باکتری‌ها از یک نیای واحد به نام پروژنوت که امروزه منقرض شده است، پدید آمده‌اند.
/ج
