کشف یک قارچ جادویی برای تبدیل آب به یخ!

به گزارش مجله خبری نگار/گجت نیوز،آنها می‌توانند تقریبا در هر محیطی زنده بمانند، گاهی سمی هستند و گاهی خواص درمانی دارند و حتی برخی گزارش‌ها نشان می‌دهد که می‌توانند در بازیافت زباله‌های پلاستیکی و تبدیل آنها به مواد قابل مصرف و مفید، نقش موثری ایفا کنند. با این حال عجایب آنها نیز کم نیست. برخی از انواع قارچ‌ها توانایی خارق‌العاده‌ای دارند و می‌توانند در فرآیند تشکیل یخ نقش ایفا کنند و این ویژگی آنها را به یکی از جالب‌ترین موجودات در دنیای طبیعی تبدیل کرده است. فهرست مطالب قارچ جادویی تبدیل آب به یخ یخ‌ساز‌های طبیعی آغاز تحقیقات برای عامل شروع یخ معجزه‌ای از دل قارچ‌ها قارچ جادویی تبدیل آب به یخ در یک پژوهش جدید که در مجله Science Advances منتشر شده، دانشمندان نوعی پروتئین قارچی تازه کشف کرده‌اند که می‌تواند فرآیند تشکیل یخ را حتی در دما‌هایی نسبتا گرم‌تر از حد انتظار – حدود منفی ۲ درجه سانتی گراد – انجام دهد. هرچند این دما هنوز زیر نقطه انجماد آب است، اما در دنیای واقعی، یخ زدن فرآیندی پیچیده‌تر از آن چیزی است که به نظر می‌رسد. برای اینکه یخ شکل بگیرد، ابتدا باید یک هسته اولیه بسیار کوچک ایجاد شود و این فرآیند به انرژی نیاز دارد. به همین دلیل، حتی در دما‌های بسیار پایین، تشکیل یخ می‌تواند کند باشد و بدون وجود چنین هسته‌هایی، آب ممکن است تا دما‌های بسیار پایین‌تر هم مایع باقی بماند. این کشف نشان می‌دهد که قارچ‌ها می‌توانند نقش مهمی در آغاز این فرآیند ایفا کنند و به نوعی «جرقه» تشکیل یخ در طبیعت باشند. با وجود پیچیدگی فرآیند یخ زدن، پدیده‌هایی مثل ابر‌ها – که از قطرات بسیار ریز آب و کریستال‌های یخ تشکیل شده‌اند – به لطف «هسته‌ساز‌های یخ» شکل می‌گیرند. در این پژوهش، دانشمندان توانستند منشأ ژن مرتبط با پروتئین یخ ساز در قارچ‌ها را تا میلیون‌ها سال قبل و به یک جد باکتریایی دوردست ردیابی کنند. این موضوع نشان می‌دهد که این قابلیت شگفت انگیز ریشه‌ای بسیار قدیمی در فرآیند تکامل آنها دارد. مهم‌تر از آن، این پروتئین قارچی موردبحث می‌تواند کاربرد‌های عملی مهمی داشته باشد. برخلاف روش‌های فعلی، این ماده غیرسمی و کارآمدتر است و می‌تواند در حوزه‌هایی مثل کنترل آب‌وهوا، تولید مواد غذایی و حتی نگهداری سلول‌ها و اندام‌ها برای پزشکی، نقش قابل توجهی ایفا کند. بیشتر بخوانید دانشمندان هشدار دادند: یک قارچ کشنده و مقاوم در برابر دارو، مردم سراسر جهان را تهدید می‌کند قارچ‌ها جای سیلیکون را در ساخت حافظه‌های کامپیوتری می‌گیرند! یخ‌ساز‌های طبیعی دانشمندان از دهه ۱۹۷۰ می‌دانستند که برخی باکتری‌ها می‌توانند نقش هسته ساز یخ را ایفا کنند و منظور از آن، موادی است که به تشکیل سریع‌تر بلور‌های یخ در طبیعت کمک می‌کنند. سال‌ها بعد، در ۱۹۹۰، مشخص شد که این توانایی فقط به باکتری‌ها محدود نیست و برخی قارچ‌ها هم چنین قابلیتی دارند. به گفته پژوهشگر این مطالعه، این کشف نشان داد که طبیعت ابزار‌های متنوعی برای آغاز فرآیند یخ زدن در اختیار دارد. به بیان ساده، برخی موجودات زنده می‌توانند مثل عامل محرکی برای یخ زدن باشند و این ویژگی هم در پدیده‌های طبیعی مثل تشکیل ابر‌ها نقش دارد و هم می‌تواند کاربرد‌های علمی و صنعتی مهمی داشته باشد. پیشرفت‌های فناوری در حوزه توالی‌یابی DNA نقطه عطف مهمی برای دانشمندان بود، زیرا به آنها اجازه داد تا به طور دقیق ژنوم میکروارگانیسم‌ها و سازوکار‌های ژنتیکی آنها را بررسی کنند. در مورد باکتری‌ها، این پیشرفت‌ها به درک نسبتا خوبی از نحوه ایجاد هسته‌های یخ منجر شده، اما وقتی پای قارچ‌ها به میان می‌آید، ماجرا متفاوت است. طبق توضیح پژوهشگران، تحقیقات درباره منشأ این توانایی در قارچ‌ها هنوز بسیار محدود بوده و پرسش‌های زیادی بی‌پاسخ مانده است. به بیان دیگر، با وجود شناخت خوب از باکتری‌ها، دنیای قارچ‌ها هنوز تا حد زیادی ناشناخته باقی مانده و همین موضوع اهمیت این تحقیقات جدید را دوچندان می‌کند. بیشتر بخوانید نه شپش، نه قارچ زامبی، بزرگترین انگل قرن ۲۱، همین گوشی هوشمند شماست کشف عنکبوت زامبی، توجه دانشمندان را به قارچ زامبی کننده جلب کرد آغاز تحقیقات برای عامل شروع یخ در این تحقیق، دانشمندان روی یک نوع قارچ خاکی معمولی از خانواده Mortierellaceae تمرکز کردند. این قارچ از نمونه‌های آب و گلسنگ در مأموریت‌های قطبی به دست آمده بود. با استفاده از توالی یابی DNA، آنها به ژن‌هایی رسیدند که شباهت قابل توجهی به ژن‌های باکتری‌های یخ ساز داشتند و این کشف گرچه نادر است، اما به کلی بی‌سابقه نیست. آنها برای اینکه مطمئن شوند این ژن‌ها واقعا مسئول این ویژگی هستند، قارچ‌ها را به موجودات دیگری مثل مخمر و باکتری منتقل کردند. نتیجه شگفت انگیز بود: این موجودات ناگهان موفق به تولید یخ شدند و این توانمندی را قبلا نداشتند. اما نکته جالب‌تر اینجاست که این قارچ صرفا یک موجود مقلد نیست، بلکه در طول تکامل، یک ویژگی کارآمد را از باکتری‌ها قرض گرفته و آن را مطابق با نیاز‌های زیستی خودش بازطراحی کرده است. این کشف نشان می‌دهد که طبیعت چگونه می‌تواند با خلاقیت و انعطاف، ویژگی‌های مفید را بین گونه‌های مختلف منتقل و بهینه‌سازی کند. به گفته Rosemary Eufemio شباهت بین قارچ‌ها و باکتری‌ها در این زمینه همزمان ساده و پیچیده است، زیرا از یک طرف، قارچ‌ها از همان الگوی تکراری ژنتیکی که باکتری‌ها برای ساخت نقاط یخ ساز استفاده می‌کنند بهره می‌برند، اما از طرف دیگر، این ساختار را بهبود بخشیده‌اند. به بیان ساده‌تر، قارچ‌ها این ویژگی را فقط تقلید نکرده‌اند، بلکه آن را ارتقا داده‌اند و در نتیجه پروتئین‌هایشان محلول‌تر و پایدارتر شده است. این بهبود احتمالا به آنها کمک می‌کند تا در محیط‌های طبیعی عملکرد بهتری داشته باشند و نقش مؤثرتری در فرآیند‌هایی مثل تشکیل یخ ایفا کنند. بیشتر بخوانید سلامت بینی خود را جدی بگیرید: عطسه می‌تواند نشانه قارچ بینی باشد باز هم چین، باز هم فاجعه؛ مشاهده یک بیماری قارچی ترسناک معجزه‌ای از دل قارچ‌ها این کشف می‌تواند تأثیر مهمی بر درک ما از اقلیم زمین داشته باشد. قارچ‌هایی که در این مطالعه بررسی شدند، گونه‌هایی رایج در خاک هستند و این یعنی ممکن است نقش آنها در تشکیل یخ در جو بسیار بیشتر از چیزی باشد که تاکنون تصور می‌کردیم. از طرف دیگر، این قارچ‌ها یک مزیت مهم دارند و آن منشأ کاملا طبیعی آنهاست. همین ویژگی آنها را به گزینه‌ای ایمن‌تر و غیرسمی نسبت به یدید نقره تبدیل می‌کند. (ماده‌ای که دهه‌هاست برای بارورسازی ابر‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد) به بیان ساده، چیزی که زمانی فقط یک موجود ساده خاکی به نظر می‌رسید، حالا می‌تواند به ابزاری نوین و پایدار برای مدیریت آب‌وهوا و حتی مقابله با تغییرات اقلیمی تبدیل شود. پژوهشگران معتقدند که این کشف فقط به درک بهتر قارچ‌ها محدود نمی‌شود، بلکه می‌تواند دریچه‌ای به نوآوری در مرز میان زیست شناسی و فیزیک باز کند. آزمایش‌ها نشان داده‌اند که این مولکول‌های قارچی حتی در شرایط سخت و در مقادیر بسیار کم هم فعال باقی می‌مانند و این ویژگی آنها را به گزینه‌ای بسیار کارآمد تبدیل می‌کند. به گفته Vinatzer، این موضوع یک مزیت مهم نسبت به باکتری‌ها دارد. برای استفاده از باکتری‌ها باید کل سلول آنها را وارد سیستم کرد، اما در مورد قارچ‌ها می‌توان مستقیما از مولکول‌های مؤثر استفاده کرد و این کشف می‌تواند کاربرد‌های گسترده‌ای داشته باشد که از فناوری‌های انجماد الهام گرفته از طبیعت گرفته تا روش‌های نوین برای کنترل رفتار آب، متغیر است. در نهایت، این پیشرفت یک پیام مهم برای علم هواشناسی دارد. حالا که دانشمندان این مولکول را شناسایی کرده‌اند، می‌توانند بررسی کنند چه مقدار از آن در ابر‌ها وجود دارد. این اطلاعات در بلندمدت می‌تواند به ساخت مدل‌های دقیق‌تر اقلیمی کمک کند و این مدل‌ها درک بهتری از رفتار جو زمین ارائه می‌دهند.