“باکتری هالک” راز مقاومت به تشعشع را فاش کرد: کشف انقلابی برای فضانوردان و ایمنی!”

یه کشف تازه درباره‌ی “دی‌نوکوکوس رادیودورانس” و مقاومتش به تشعشعات

این باکتری که به خاطر تحمل بی‌نظیرش در شرایط سخت به “باکتری هالک” معروفه، همون دی‌نوکوکوس رادیودورانس هست. این باکتری می‌تونه دوزهای تشعشعی رو تاب بیاره که هزاران برابر بیشتر از اون مقداریه که برای انسان و بقیه موجودات زنده کشنده‌ست. رمز این مقاومت حیرت‌انگیز توی وجود یه سری متابولیت‌های ساده‌ست که با منگنز ترکیب میشن و یه آنتی‌اکسیدان قوی رو می‌سازن.

کشف عملکرد یه آنتی‌اکسیدان جدید

حالا، شیمیدان‌ها در دانشگاه نورث‌وسترن و دانشگاه خدمات نظامی (USU) فهمیدن که این آنتی‌اکسیدان چطور عمل می‌کنه. تو یه مطالعه‌ی جدید، محقق‌ها یه نوع آنتی‌اکسیدان مصنوعی به اسم MDP رو پیدا کردن که الهام گرفته از مقاومت دی‌نوکوکوس رادیودورانس بود. اونا دیدن که اجزای MDP – یون‌های منگنز، فسفات و یه پپتید کوچولو – با هم یه کمپلکس سه‌تایی رو می‌سازن که خیلی بیشتر از منگنز به تنهایی، در برابر آسیب‌های تشعشعی محافظت می‌کنه.

کاربردهای احتمالی آنتی‌اکسیدان جدید

این کشف می‌تونه به تولید آنتی‌اکسیدان‌های مصنوعی جدیدی منجر بشه که مخصوص نیازهای انسانی طراحی شدن. از جمله کاربردهای این تحقیق میشه به محافظت از فضانوردا در برابر تشعشعات شدید کیهانی تو طول مأموریت‌های فضایی دور، آمادگی برای شرایط اضطراری تشعشعی و ساخت واکسن‌های غیرفعال‌شده با تشعشع اشاره کرد. این مطالعه قراره هفته‌ی نهم دسامبر توی مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم چاپ بشه.

نقش کمپلکس سه‌تایی در محافظت از تشعشع

برایان هافمن از دانشگاه نورث‌وسترن، که این مطالعه رو با مایکل دالی از USU انجام داده، گفت: “این کمپلکس سه‌تایی یه سپر فوق‌العاده‌ست برای MDP در برابر اثرات تشعشع.” اون اضافه کرد: “ما خیلی وقته میدونیم که یون‌های منگنز و فسفات با هم یه آنتی‌اکسیدان قوی میسازن، اما کشف و درکِ قدرت “جادویی” اضافه شدن یه جزء سوم، یه پیشرفته. این مطالعه کلید فهمیدنه که چرا این ترکیب اینقدر محافظت‌کننده‌ی قوی و امیدبخشه.”

هافمن استاد شیمی و علوم زیستی مولکولی تو کالج هنر و علوم وینبرگ دانشگاه نورث‌وسترنه. اون همچنین عضو موسسه شیمی فرآیندهای حیات هم هست. دالی که یه متخصص توی زمینه دی‌نوکوکوس رادیودورانس هست، استاد پاتولوژی توی USU و عضوی از کمیسیون حفاظت سیاره‌ای آکادمی‌های ملیه.

هالک باورنکردنی دنیای میکروبی

مطالعه‌ی جدیدی که بر اساس تحقیقات قبلی هافمن و دالی انجام شده، توانایی پیش‌بینی شده‌ی Deinococcus radiodurans رو تو مقاومت در برابر تشعشع توی مریخ بررسی می‌کنه. توی این تحقیق، تیم هافمن از دانشگاه Northwestern از یه تکنیک پیشرفته‌ی طیف‌سنجی برای اندازه‌گیری جمع شدن آنتی‌اکسیدان‌های منگنز توی سلول‌های میکروب‌ها استفاده کرد. به گفته‌ی هافمن و دالی، میزان دوز تشعشعی که یه میکروارگانیسم یا اسپورهاش میتونن تحمل کنن، مستقیماً با مقدار آنتی‌اکسیدان‌های منگنز موجود تو اون ارتباط داره. به عبارت دیگه، هرچی آنتی‌اکسیدان‌های منگنز بیشتر باشه، مقاومت در برابر تشعشع شدید هم بیشتر میشه.

توی مطالعات قبلی، محقق‌ها فهمیده بودن که Deinococcus radiodurans میتونه ۲۵,۰۰۰ گری (یا واحدهای اشعه ایکس و گاما) رو تحمل کنه. اما تو مطالعه‌ی ۲۰۲۲ خودشون، هافمن و دالی متوجه شدن که این باکتری – وقتی خشک و منجمد باشه – می‌تونه ۱۴۰,۰۰۰ گری تشعشع رو تحمل کنه، دوزی که ۲۸,۰۰۰ برابر بیشتر از مقداریه که باعث مرگ آدما میشه. پس، اگه میکروب‌های یخ‌زده و خواب‌آلود زیر خاک مریخ وجود داشته باشن، احتمالاً تونستن از حمله تشعشعات کیهانی و پروتون‌های خورشیدی تا حالا جون سالم به در ببرن.

قدرت سه‌گانه

تیم هافمن و دالی تو ادامه‌ی تلاش‌هاشون برای فهمیدن مقاومت این میکروب در برابر تشعشع، یه دکاپپتید طراحی‌شده به اسم DP1 رو بررسی کردن. وقتی DP1 با فسفات و منگنز ترکیب میشه، عاملی که رادیکال‌های آزاد رو جمع می‌کنه به اسم MDP به وجود میاد که به طور موثری از سلول‌ها و پروتئین‌ها در برابر آسیب‌های تشعشعی محافظت می‌کنه. تو یه مطالعه‌ی دیگه، دالی و همکاراش فهمیدن که MDP تو تولید واکسن‌های چندظرفیتی که با تشعشع غیرفعال شدن، موثره.

تیم با استفاده از طیفسنجی رزونانس پارامغناطیسی پیشرفته نشون داد که ماده فعال MDP یه کمپلکس سه‌تاییه – یه ساختار دقیق از فسفات و پپتید که به منگنز وصل شده. دالی گفت: “این درک جدید از MDP می‌تونه به گسترش آنتی‌اکسیدان‌های منگنز قوی‌تر برای استفاده تو حوزه‌های بهداشت، صنعت، دفاع و اکتشاف فضا منجر بشه.”

این مطالعه تحت عنوان “کمپلکس سه‌تایی Mn2+، دکاپپتید مصنوعی DP1 (DEHGTAVMLK) و فسفات ارت یه آنتی‌اکسیدان فوق‌العاده‌ست” با حمایت مؤسسه ملی بهداشت (شماره‌ی کمک هزینه GM111097)، بنیاد ملی علوم (شماره‌ی کمک هزینه CHE-2333907) و آژانس کاهش تهدیدات دفاعی (شماره‌ی کمک هزینه HDTRA1620354) انجام شده.