الفلك

هل يمكن أن تتطور بعض البكتيريا نظريًا لتعيش في الفضاء؟

هل يمكن أن تتطور بعض البكتيريا نظريًا لتعيش في الفضاء؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

لا توجد حافة في الغلاف الجوي ، ولذلك أتوقع أن يكون هناك انخفاض تدريجي في تركيزات البكتيريا مع صعودنا إلى الفضاء. منطقيا ، يجب أن تكون البكتيريا اللاهوائية قادرة على الحصول على طاقتها من الشمس والمغذيات من أي مواد عضوية نادرة ولكن متوفرة. يمكن للأشعة الكونية والجسيمات عالية الطاقة أن تلحق الضرر بالحمض النووي ، ولكن قد تكون هناك حياة يمكن أن تحمي نفسها منها. هل يمكن أن تكون البكتيريا تتطور / قد تطورت بالفعل على حافة الغلاف الجوي لتعيش في الفضاء؟


لقد تطورت بعض البكتيريا بالفعل لتعيش في الفضاء. لقد اندمجوا مع بكتيريا أخرى (لتشكيل خلايا حقيقية النواة) ، وشكلوا مستعمرات منظمة كبيرة (أو "كائنات حية") مع "أدمغة" متطورة قادرة على تصميم وبناء الصواريخ والمحطات الفضائية. لقد استغرق الأمر أكثر من مليار سنة من التطور للانتقال من البكتيريا إلى البشر الذين يعيشون في الفضاء.

الفضاء بيئة معادية للغاية ، والبكتيريا المعرضة مباشرة للفضاء سوف تموت في النهاية. يمكن أن تظل قابلة للحياة لبعض الوقت ، ولكن في حالة عدم وجود ماء سائل ، فإن النمو غير ممكن. من المتصور أن الأبواغ البكتيرية يمكنها البقاء على قيد الحياة لفترة طويلة ، إذا كانت مغروسة في الصخور.

لا يمكننا الإجابة على هذا السؤال ، حيث لم يتطور أي شيء نعرفه في الفراغ.

ينجو؟ نعم. يزدهر؟ لا.


في الوقت الحالي ، لا توجد حياة نعرف أنها تطورت فيها ، أو يمكنها البقاء على قيد الحياة لفترة طويلة في الفراغ.

إن القول بأن "الحياة في الفضاء ممكنة لأن هناك حياة لاهوائية" هي نقطة خاطئة تمامًا ، تتجاهل آثار الفراغ على الحياة.

بالتأكيد ، هناك الكثير من الأشخاص الذين يمكنهم البقاء على قيد الحياة لفترة محدودة في الفضاء (انظر أيضًا هذه القائمة) عند الدخول في أوضاع السبات. لكن كل الحياة كما نعرفها تحتاج إلى سوائل و / أو غازات للبقاء على قيد الحياة. سوف تتبخر هذه بمجرد تنشيط الخلية / دب الماء مرة أخرى. النشاط ضروري للحفاظ على الحياة ومضاعفتها ، لذلك لا ، لا شيء نعرفه يمكن أن يظل نشطًا وحيًا في الفضاء.

يمكن للأشعة الكونية والجسيمات عالية الطاقة أن تلحق الضرر بالحمض النووي ، ولكن قد تكون هناك حياة يمكن أن تحمي نفسها منها

حتى تأتي الحياة بمثل هذه الآليات ، فإننا لا نعرف. قد تحتاج مشاكل تبخر السوائل والغازات إلى حلول أكثر صرامة.

البكتيريا هي أيضًا "جزيئات" ثقيلة جدًا ، وبالتالي لا يمكنها أن تطفو في أي مكان بالقرب من "حافة الفضاء". هناك تقارير عن وجود بكتيريا في الستراتوسفير ، لكن هذا يتطلب رياحًا قوية بالفعل لوضعها هناك.


نظرًا لأننا وجدنا بكتيريا مزدهرة داخل صخور "صلبة" على بعد بضعة كيلومترات مباشرة ، وتعيش على الكبريت المحلي والحرارة ، فلا يوجد سبب مهيمن يمنع شيئًا ما من التطور على بعض الصخور (الكوكب) ذات الحجم الكافي للاحتفاظ ببعض الحرارة لكن دون الحاجة إلى جو.

إذا كنت تسأل على وجه التحديد عن الحياة الطافية التي تعيش بالكامل على الإشعاع الشمسي ، فعندئذ لا ، ولكن بسبب النقص الكامل في العناصر المختلفة (ناهيك عن السلاسل العضوية الطويلة) في معظم الفضاء. عند الانطلاق نحو بناء العالم ، تخيل أن البكتيريا الموجودة داخل الصخور تنمو ببطء على السطح ، وتشكل طبقة واقية من الأقارب الميتة تمتص الإشعاع ولكنها تحجب الفراغ ، وفي وقت لاحق ، أطلق ثوران بركاني كامل ماجيلا في الفراغ (و طبقة واقية تدير لتطويق المستعمرة بأكملها). بعيد الاحتمال. ستحتاج هنا إلى قلب الذهب.


هل سنتطور للتكيف مع الحياة في الفضاء؟

لذا يقول ستيفن هوكينج إننا سنحتاج إلى الخروج من الكوكب في غضون 100 عام. قد يكون على حق أو لا. قد نعيش على المريخ أو القمر ، أو لا. في كلتا الحالتين ، الفضاء صعب جسديًا على البشر. هل سنتطور بيولوجيا؟

كل ما لدينا الآن هو سلسلة من الأسئلة. فلنبدأ بما نعرفه.

يقول البروفيسور ستيفن هوكينج ، العالم الذي أخذ في عمله لإصدار تصريحات منتظمة تثير الخوف حول مستقبل الوجود البشري ، لدينا 100 عام لمغادرة الأرض. هذا إذا لم يكتشفنا الذكاء الاصطناعي أولاً.

يقول هوكينج إننا نواجه تهديدات خطيرة وربما لا يمكن التغلب عليها من خلال تغير المناخ وضربات الكويكبات المحتملة والاكتظاظ السكاني والمرض.

لقد صنع فيلمًا وثائقيًا تلفزيونيًا بريطانيًا يسافر فيه هو وطالب سابق ، كريستوف جالفورد ، على كوكبنا لاكتشاف كيف يمكننا العيش "خارج كوكب الأرض" - أي على كوكب آخر في الفضاء الخارجي.

حسنًا ، لن يكون الأمر سهلاً

حتى لو وجدنا الحياة - الحياة التي نتعرف عليها كبشر - في مكان آخر في نظامنا الشمسي ، فلن تكون المسألة بسيطة "الجميع على متنها وأراك لاحقًا".

لا تفهموني خطأ: هوكينغ هو عالم الفيزياء الفلكية ، وأنا لست كذلك. احترم مكان استحقاقه. لكننا نعلم أن البشر يواجهون صعوبة في البقاء على قيد الحياة في الفضاء.

نحن مناسبون تمامًا للأرض وهي مناسبة تمامًا لنا ، بغض النظر عن مدى محاولتنا تدميرها. الفضاء ، من ناحية أخرى ، ليس موطنًا طبيعيًا للإنسان.

رواد الفضاء في محطة الفضاء الدولية ، على سبيل المثال ، يختبرون هذه التجربة مباشرة. تتوسع عضلاتهم وعظامهم. قد تقف طويلًا ، لكن هذا قد يكون مؤلمًا. أسوأ بكثير هو تدهور العظام. يتم إبقاء رواد الفضاء في تمارين روتينية منتظمة أثناء تواجدهم في المدار ، ومع ذلك عندما يعودون إلى الأرض ، لا يزال الأمر يستغرق وقتًا حتى تتكيف أجسامهم.

الحفاظ على لياقتك: رائد الفضاء البريطاني تيم بيك يدير ماراثونًا في محطة الفضاء الدولية

يعاني عدد كبير من رواد الفضاء من مشاكل في بصرهم ، تتراوح من التشويش إلى العمى. والعلماء لا يعرفون لماذا. هل يمكن أن يكون سبب زيادة ضغط السوائل في الرأس والعصب البصري؟

ثم هناك داء الفضاء العام. هل سمعت من قبل عن "واحد غارن"؟ عندما طار السناتور الأمريكي جيك جارن على متن رحلة مكوكية في عام 1985 ، كان مريضًا لدرجة أنه كان عاجزًا عن الرحلة بأكملها. لذلك ابتكر رواد الفضاء ، الذين كرهوا عادة الاعتراف بأنهم يفتقرون إلى "الأشياء المناسبة" للفضاء ، وحدة قياس جديدة: الغارن. أحد الأشياء هو عندما تكون "مريضًا تمامًا وغير كفء تمامًا". معظم رواد الفضاء سيمتلكون ما يصل إلى 10 زمان.

تطور الأشياء الصحيحة

السؤال الآن - واحد من العديد من الأسئلة - هو ما إذا كان أي منا سيكون لديه الأشياء المناسبة للفضاء؟

دعونا نجري بعض الأسئلة الأخرى.

على العظام: إذا تدهورت عظام الإنسان ، فهل من المحتمل أن نتطور في الفضاء عن طريق التخلص من عظامنا؟ هل يمكن أن نصبح كائنات غير متبلورة تستجيب بشكل أفضل للجاذبية الصغرى؟ فكر في كيفية بدء الحياة على الأرض. بدأت منذ حوالي 3.8 مليار سنة مع ظهور البكتيريا والعتائق. لا عظام هناك!

عن الرؤية: إذا كان البشر عرضة لعدم وضوح الرؤية أو حتى العمى الفضائي ، فهل علينا أن نتطور لنعيش بدون أعيننا؟ ما هي الحواس الأخرى التي قد تكون في خطر؟ فكر في الصوت. على الأرض ، تنتقل الموجات الصوتية عن طريق إحداث اهتزازات ، وهي الاهتزازات التي ندركها. لكن الفضاء هو فراغ. لا يوجد شيء تهتز فيه الموجات الصوتية. لذلك لا يوجد صوت. ما الذي يمكن أن يحل محل إحساسنا بالصوت؟

وماذا عن الطعام في الفضاء؟ سيحمل القمر الصناعي Eu: CROPIS دفيئتين ويراقب كيفية نمو الطماطم في الفضاء

عند التنفس: بالحديث عن الفراغ ، كيف نتنفس في الفضاء؟ أنا ، على سبيل المثال ، لا أريد أن أرتدي بدلة وخوذة فضاء ضخمة طوال الوقت. لكن لا يمكنك نزع غطاء رأسك في الفضاء. استنشاق الفراغ سيؤدي إلى اختناق شبه فوري. هل سنتطور من خلال التخلص من أغلال الحاجة إلى الأكسجين؟ أعتقد أن هذا غبي؟ حسنًا ، عاشت البكتيريا بسعادة على الأرض لمدة 1.4 مليار سنة قبل "حدث الأكسدة العظيم" - الوقت الذي بدأ فيه الأكسجين بالتراكم في غلافنا الجوي. هل يمكننا العودة إلى حالة ما قبل الأكسجين؟

في المرض: يشبه داء الفضاء داء الحركة الأرضي - ولكنه على الستيرويدات. يحدث دوار الحركة عندما يكون هناك ارتباك بين رؤيتك وإحساس الأذن الداخلية. الآن تعاملنا مع رؤيتنا في الفضاء: سوف نتخلص منها ، وربما سيحل هذا مشكلة مرض الفضاء. ولكن إذا لم يحدث ذلك ، فهل ستتطور ذواتنا غير المتبلورة في المستقبل لتدور ببطء وباستمرار لمواجهة أي اختلال في التوازن؟ أم أنني فقدت بالفعل الكرات الرخامية الخاصة بي؟

وجهة نظر تطورية أو اثنتين

إذا كنت تعتقد أنني فقدت الكرات الرخامية الخاصة بي ، فقد تكون على حق. كان من الصعب كبت صوت الحيرة - المتخيل أو غير ذلك - عندما اتصلت حول عدد قليل من المعاهد في وقت سابق.

لكنني سجلت ردين.

الأول يأتي من البروفيسور رالف تيدمان ، الذي يرأس وحدة البيولوجيا التطورية في جامعة بوتسدام. يتفق Tiedemann مع Hawking على أننا نواجه "مشاكل ملحة للغاية" ، لكنه لا يتوقع أن ينقرض البشر ، "نظرًا لذكائهم وقدراتهم التعليمية وتعدد استخداماتهم."

هل يمكنك تصور العيش هنا؟ كيف تعتقد أن البشر يجب أن يتطوروا للبقاء على قيد الحياة في الفضاء؟

يجد صعوبة في تخيل "نسخة بعيدة عن الكوكب من بقاء الإنسان".

كتب تيدمان: "من منظور تطوري ، فإن الفترة الزمنية المذكورة [100 عام] قصيرة جدًا بحيث لا يمكن توقع أي تكيف تطوري ، ويبدو أن احتمالية تكيف كائن حي معقد مثل الإنسان مع عالم مختلف تمامًا تبدو منخفضة إلى حد ما بالنسبة لي". بريد الكتروني. ويجب أن أقول إنه لم يكن يستجيب مباشرة لأي من الأفكار السخيفة المذكورة أعلاه.

الشيء نفسه ينطبق على البروفيسور أكسل ماير ، الذي يرأس قسم علم الأحياء التطوري في جامعة كونستانس.

كتب ماير ، زميل جامعة هارفارد رادكليف 2017-2018 ، "الحياة ، بما في ذلك جنسنا البشري ، تطورت على كوكبنا شكلتها طفرات عشوائية وانتقاء غير عشوائي". "ستكون ضغوط الاختيار في الفضاء مختلفة تمامًا (بدون أكسجين ودرجات حرارة وإشعاع ، وما إلى ذلك). سيموت البشر على الفور ..."

هذا فكرة مبهجة. لا وقت للبشر للتطور على الإطلاق؟

يقول ماير: "حصلي ، دعونا نحاول ألا ندمر كوكبنا. ليس لدينا مستقبل على الإطلاق على كوكب مختلف. هذا منزلنا هذا هو المكان الذي تطورنا فيه و" ننتمي إليه ".

لكن هذا ليس المكان الذي يجب أن تنتهي فيه القصة. إذا كان لديك أي أفكار حول التطور البشري في الفضاء ، تواصل معنا. في غضون ذلك ، سأستمر في إزعاج الخبراء.

المرور عبر حلقات زحل: مهمة كاسيني الأخيرة


من البكتيريا إلينا: ما الذي حدث عندما بدأ البشر في التطور؟

لماذا ، يريد مايكل لينش أن يعرف ، ألا نبدو مثل البكتيريا؟

يتفق علماء الأحياء التطورية بشكل عام على أن البشر والأنواع الحية الأخرى تنحدر من أسلاف شبيهة بالبكتيريا. ولكن قبل حوالي ملياري عام ، تفرّع أسلاف البشر.

هذه المجموعة الجديدة ، التي تسمى حقيقيات النوى ، أدت أيضًا إلى ظهور حيوانات ونباتات وفطريات وحيوانات أولية أخرى. الاختلافات بين حقيقيات النوى والكائنات الحية الأخرى ، والمعروفة باسم بدائيات النوى ، عديدة وعميقة. الدكتور لينش ، عالم الأحياء بجامعة إنديانا ، هو واحد من العديد من العلماء الذين يفكرون في كيفية تطور هذه الاختلافات.

حقيقيات النوى كبيرة مقارنة بدائيات النوى. حتى البروتوزوان وحيد الخلية قد يكون أكبر بآلاف المرات من البكتيريا النموذجية. الاختلافات أكثر عمقًا عندما تنظر إلى الحمض النووي. جينوم حقيقيات النوى هو بصراحة باروك. عادة ما يكون أكبر بكثير ويحمل العديد من الجينات.

يمكن لحقيقيات النوى أن تفعل المزيد بجيناتها أيضًا. يمكنهم تشغيل الجينات وإيقافها في أنماط معقدة للتحكم في مكان وزمان صنع البروتينات. ويمكنهم صنع العديد من البروتينات من جين واحد.

وذلك لأن جينات حقيقيات النوى مجزأة إلى ما يسمى exons. تتخلل الإكسونات امتدادات عديمة الوظيفة من الحمض النووي تُعرف باسم الإنترونات. تقوم الخلايا البشرية بتحرير الإنترونات عندما تنسخ الجين لاستخدامه في بناء البروتين. لكن القدرة الرئيسية هي أنه يمكنهم أيضًا تعديل exons ، مما يعني أنه يمكنهم صنع بروتينات مختلفة من نفس الجين. يعني هذا التنوع أن حقيقيات النوى يمكنها بناء أنواع مختلفة من الخلايا والأنسجة والأعضاء ، والتي بدونها سيبدو البشر مثل البكتيريا.

عند شرح هذا التعقيد ، اقترح معظم العلماء اختلافات في الشيء نفسه: فالانتقاء الطبيعي يفضله لأن التنوع أعطى ميزة التكاثر. لكن الدكتور لينش يجادل بأن الانتقاء الطبيعي لا علاقة له بأصل جينوم حقيقيات النوى.

"الجميع يعتقد أن التطور هو الانتقاء الطبيعي ، وهذا & # x27s هو ،" قال الدكتور لينش. & quot ولكن & # x27s مجرد واحدة من عدة قوى أساسية. & quot

في ورقة تم قبولها للنشر في مجلة علم الأحياء الجزيئي والتطور ، يجادل الدكتور لينش بأن حقيقيات النوى والتعقيد # x27 ربما يكون قد بدأ بالصدفة.

الانتقاء الطبيعي هو انتشار الجينات نتيجة لقدرتها على رفع احتمالات البقاء والتكاثر. لكن عندما ظهرت السمات المميزة لحقيقيات النوى لأول مرة كطفرات عرضية ، كما يجادل الدكتور لينش ، فقد تكون ضارة على الأرجح.

بمجرد أن يتم تثبيت الإنترون في منتصف الجين ، يجب أن تكون الخلية قادرة على التعرف على حدودها لتخطيها عند صنع البروتين. جعلت بعض الطفرات في الإنترون من الصعب على الخلية التعرف على تلك الحدود. إذا لم تتمكن الخلية & # x27t من تحرير الإنترون ، فإنها تنتج بروتينًا معيبًا. إذا كان الانتقاء الطبيعي قويًا في حقيقيات النوى المبكرة ، لكان قد تم القضاء على جميع الإنترونات.

لقد أدرك علماء الأحياء التطورية منذ فترة طويلة أن الانتقاء الطبيعي هو مسألة احتمال وليس مصير. فقط لأن الجين المتحور يثير احتمالات أن يتكاثر الفرد ليس ضمانًا بأنه سينتشر بين السكان.

فكر في قلب عملة معدنية. لديها فرصة بنسبة 50 في المائة للظهور بشكل رأسي أو ذيول. إذا قلبتها مرتين ، فلن تفاجأ بالحصول على رأسين. لكنك ستندهش إذا قلبتها 1000 مرة وحصلت على 1000 رأس.

وبالمثل ، يعمل الانتقاء الطبيعي بشكل أكثر فاعلية مع زيادة عدد السكان. في مجموعات سكانية صغيرة ، لا يمكن الاعتماد عليها في نشر الجينات المفيدة والقضاء على الجينات الضارة.

عندما يكون الانتقاء الطبيعي ضعيفًا ، يمكن أن تصبح الجينات أكثر شيوعًا بفضل الصدفة.

يُعرف الانتشار العشوائي للجينات بالانحراف الجيني. يجادل الدكتور لينش بأن الانحراف الجيني أقوى بكثير في حقيقيات النوى منه في بدائيات النوى. هناك عدة عوامل مسؤولة ، بما في ذلك الحجم الأكبر لحقيقيات النوى. حتى خلية واحدة من حقيقيات النوى قد تكون أكبر بـ 10000 مرة من حجم البكتيريا النموذجية. يمكن لعدد أقل بكثير من حقيقيات النوى البقاء على قيد الحياة في مساحة معينة من بدائيات النوى ، مما يؤدي إلى وجود مجموعات أصغر من حقيقيات النوى.

يجادل الدكتور لينش بأن حقيقيات النوى المبكرة شهدت انحرافًا وراثيًا قويًا. ربما تقلص عدد سكانها. أصبح الانتقاء الطبيعي ضعيفًا ، وأصبح الانجراف الجيني قويًا. انتشرت الجينات التي كانت ضارة بشكل طفيف على حقيقيات النوى البدائية على نطاق واسع.

على الرغم من أن هذه التغييرات قد تكون ناجمة عن الانجراف الجيني ، إلا أنها خلقت فرصة للانتقاء الطبيعي لخلق التكيفات يمكن تقسيم الإكسونات لإنتاج بروتينات تتكيف مع وظائف مختلفة. يمكن تشغيل الجينات في أماكن مختلفة للمساعدة في بناء أعضاء جديدة. يمكن أن تظهر الكائنات الحية المعقدة متعددة الخلايا - مثل البشر.

أنتج الانتقاء الطبيعي تكيفات مفيدة في حقيقيات النوى. قال الدكتور لينش ، لو لم يكن & # x27t ، & quot ؛ فلن نكون & # x27t هنا. & quot

لم تحظ بدائيات النوى مطلقًا بفرصة تطوير هذا التعقيد لأن أعدادها كانت كبيرة جدًا لدرجة أن الانتقاء الطبيعي منع المراحل الأولى من تطورها. & quot؛ كان هناك سلالة واحدة محظوظة أصبحت لنا حقيقيات النوى ، & quot؛ قال الدكتور لينش.

يرفض الدكتور لينش ادعاءات الخلقيين بأن التعقيد في الطبيعة لا يمكن أن ينتج عن طريق التطور ، فقط من قبل المصمم.

في الواقع ، فإن جزءًا كبيرًا مما يدرسه علماء الأحياء التطورية هو سبب سوء تصميم الأشياء ، "قال. & quot إذا كنا بحاجة إلى جينوم أكبر ، فستكون هناك طريقة أكثر إشراقًا لبنائه. & quot


يتم تهريب البنغول إلى الانقراض في السوق السوداء

يقود الطب الصيني التقليدي والثقافة الفيتنامية البانجولين إلى الانقراض.

  • تعد البنغول من أكثر الأنواع إثارة للاهتمام وتحببًا ، ولكن يتم اصطيادها والاتجار بها على وشك الانقراض.
  • ال دستور الأدوية الصيني هو كتاب ضخم عن الطب الصيني المصرح به ويعمل ككتاب وصفات لـ "الطب الصيني التقليدي".
  • يظهر كل من البنغول والنمور والدببة في الكتاب. الفكرة الخاطئة بأن هذه الحيوانات لها قيمة طبية تقود السوق السوداء بمليارات الدولارات.

في عام 2020 ، تصدرت البانجولين الأخبار لأنها اتُهمت بأنها واحدة من المرشحين المحتملين لإعطاء COVID للعالم. تم تبرئتهم في وقت لاحق ، لكن الضرر كان لا يزال قائما. هناك ثمانية أنواع من البنغولين ، عبر العديد من البلدان والقارات وتتراوح من المعرضة للخطر إلى المهددة بالانقراض بشدة ، لكن تم تلطيخها جميعًا بشكل غير عادل على أنها بدأت جائحة عالمي.

تحظى البنغولين بشعبية في جميع أنحاء العالم لمدى جاذبيتها. إنهم يتعثرون على طول غير مستقر ، على غرار طفل صغير ، يتنقلون من وليمة إلى وليمة. لقد أشير إلى أنهم يبدون وكأنهم في حالة ترقب عصبية دائمة. ربما ليس بدون سبب. تعد البنغول من أكثر الحيوانات التي يتم الاتجار بها في العالم ، وتبلغ قيمة سوق البانجولين المليارات لمتداولي السوق السوداء. وتشير التقديرات إلى أنها تشكل 20 في المائة من إجمالي تجارة الحيوانات غير المشروعة.


يمكن للكتل السميكة من البكتيريا البقاء على قيد الحياة لسنوات في فراغ الفضاء

يمكن لنوع من البكتيريا شديدة التحمل أن يتحمل ظروف الفضاء القاسية لفترات طويلة ، ولكن فقط بعد تكوين كتلة سميكة ومتجمدة ، وفقًا لبحث جديد. يمكن أن يعزز هذا الاكتشاف فرضية البانسبيرميا: فكرة أن الكويكبات زرعت الحياة على الأرض.

Deinococcus radiodurans هو ميكروب شديد الحساسية قادر على تحمل درجات الحرارة الباردة المتجمدة ، والإشعاع المؤين ، والأشعة فوق البنفسجية ، والجفاف. وكما يُظهر بحث جديد نُشر اليوم في مجلة Frontiers in Microbiology ، يمكن لهذه البكتيريا أيضًا أن تنجو من الظروف القاسية للفضاء الخارجي.

جفت عينات من دينوكوكس أعيدوا إلى الحياة بعد أن أمضوا أكثر من ثلاث سنوات على لوحة خارج محطة الفضاء الدولية. ولكن هذا هو الشيء - كانت البكتيريا الباقية قد تشكلت سابقًا على شكل كتلة سميكة ، أو مجمعة ، بلغة الباحثين بقيادة أكيهيكو ياماغيشي ، الأستاذ في جامعة طوكيو.

قد تكون البكتيريا الموجودة في المفاعلات النووية سر لقاحات أسرع وأرخص

تم اكتشاف بكتيريا Deinococcus radiodurans المتطرفة لأول مرة في عام 1956 في ولاية أوريغون ...

تشير النتائج الجديدة إلى أن بعض البكتيريا ، عندما تتجمع معًا في كتلة ، لديها ما يلزم للقيام برحلات طويلة عبر الفضاء. وفقًا لذلك ، يقول ياماغيشي وزملاؤه إن هذا يعزز فرضية البانسبيرميا ، التي يمكن أن تتجذر فيها الحياة الميكروبية على كوكب غريب. يتحدث البحث الجديد أيضًا عن سيناريو Panspermia المحتمل الذي يشمل الأرض والمريخ ، حيث يمكن لأي كوكب أن يبذر الآخر (على الرغم من أن نكون منصفين ، ما زلنا لا نعرف ما إذا كان المريخ صالحًا للسكن).

بالعودة إلى 200 8 ، استخدم ياماغيشي وزملاؤه الطائرات والبالونات لاكتشاف وتوثيق الميكروبات العائمة في الغلاف الجوي العلوي. بطبيعة الحال ، عينات من Deinococcus radiodurans—ميكروب مسجل في موسوعة غينيس للأرقام القياسية باعتباره أكثر أشكال الحياة مقاومة للإشعاع — تم العثور عليه على ارتفاعات تصل إلى 7.5 ميل (12 كم) فوق سطح الأرض. مع تأكيد هذه البكتيريا في التروبوسفير العلوي لكوكبنا ، سعى ياماغيشي لمعرفة كيف يمكن أن يحدث في بيئة الفضاء القاسية.

اشتمل التصميم التجريبي للفريق على العينات التي يتم تعريضها للفضاء لمدة سنة ، وسنتين ، وثلاث سنوات أثناء الاستلقاء على وحدة تجربة التعريض خارج محطة الفضاء الدولية.

وقد سمح ذلك للباحثين بتطوير منحنى البقاء على قيد الحياة وتقدير قدرات البكتيريا على البقاء على قيد الحياة على مدى فترة زمنية أطول ، كما أوضح ياماغيشي في رسالة بريد إلكتروني. تعرضت المجاميع البكتيرية بسمك متفاوت للفضاء. تم إجراء التجربة ، التي أجريت من 2015 إلى 2018 ، على قمة كيبو ، الوحدة التجريبية اليابانية على محطة الفضاء الدولية.

أظهرت النتائج أن جميع الكتل التي يزيد سمكها عن 0.5 ملم نجت جزئيًا من التعرض للفضاء لمدة ثلاث سنوات. تم قتل البكتيريا الموجودة على طول الأسطح الخارجية للركام ، ولكن هذا خلق نوعًا من القشرة الواقية للميكروبات التي تحتها مجففة ، وفقًا للبحث.

بعد استقراء بيانات البقاء على قيد الحياة لمجموعات العينات الثلاث ، توقع العلماء أن دفعات يزيد سمكها عن 1 ملم في القطر كان من الممكن أن تبقى على قيد الحياة لمدة ثماني سنوات في الفضاء الخارجي ، وحتى المجاميع السميكة كانت ستبقى على قيد الحياة في أي مكان من 15 إلى 45 عامًا.

عندما سئل كيف Deinococcus radiodurans قال ياماغيشي إنه قادر على البقاء على قيد الحياة في مثل هذه الظروف القاسية ، وذلك لأن "لديهم نسخ متعددة من الجينوم وقدرة عالية على إصلاح الأضرار التي لحقت بالحمض النووي" ، وهو ما فعلوه بمجرد إعادة ترطيبهم.

تقدم النتائج الجديدة أفضل تقدير حتى الآن للبقاء البكتيري في الفضاء ، على الرغم من وجود شخص معروف في الظروف القاسية. إنه يوضح أن بعض البكتيريا ، عندما تكون محمية بشكل صحيح ، يمكنها البقاء لفترات طويلة في الفضاء الخارجي. يمكن أن يتخذ هذا التدريع شكل تجمعات أو حتى دفن داخل صخرة.

دفع هذا الاكتشاف ياماغيشي إلى صياغة مصطلح جديد: Massaspermia.

وقال "ماسا" تعني كلمة كتلة ، أو تكتلات ، وبالتالي فإن "ماسابانسبيرميا" هي الفرضية القائلة بأن التجمعات الميكروبية يمكن أن تنتقل بين الكواكب.

البحث الجديد مثير ، ولكن هناك حاجة إلى الكثير من العمل لزيادة تقوية البانسبيرميا والآن فرضيات ماسابانسبيرميا. من الناحية النظرية ، يمكن أن تدوم الميكروبات لفترة كافية للقيام برحلة إلى المريخ ، لكن هذا الادعاء يأتي مع بعض المؤهلات.

أوضح ياماغيشي أن "متوسط ​​الوقت اللازم لانتقال الأجسام بين المريخ والأرض يبلغ حوالي عشرات الملايين من السنين". "ومع ذلك ، في أقصر مدار ، يستغرق الأمر شهورًا أو سنوات فقط ، على الرغم من أن التردد منخفض جدًا."

لذا ، في حين أنه من الممكن للميكروبات المتنقّلة القيام برحلة سريعة إلى المريخ ، إلا أنها على نطاق احتمالي منخفض. وعلى الرغم من أن الميكروبات المتطرفة قد تعيش لأكثر من 45 عامًا في الفضاء ، فإنه سؤال مفتوح حول ما إذا كان يمكن أن تستمر لملايين السنين ، والذي سيكون بالتأكيد هو الحال بالنسبة للرحلات بين النجوم والرحلات الطويلة إلى المريخ.

الميكروبات القديمة تنبض بالحياة بعد 100 مليون سنة تحت قاع البحر

أعاد العلماء إحياء الميكروبات الموجودة في أعماق قاع البحر في رواسب عمرها 100 مليون عام ، ...

تصبح الأمور أكثر تعقيدًا عند التفكير في عوامل أخرى ، مثل قدرة الميكروبات على البقاء على قيد الحياة في رحلة متنافرة إلى الفضاء (من المحتمل أن يكون ذلك من اصطدام كويكب) ، والدخول الساخن عبر الغلاف الجوي لكوكب فضائي ، والتأثير على سطح فضائي.

تعد Panspermia فكرة جيدة ، ولكن يجب أن تحدث الكثير من الأشياء حتى تنجح بالفعل. إذا أثبتنا صحتها ، فهذا يعني أن الحياة أكثر انتشارًا في الكون مما كنا نتخيله.

كبير مراسلي الموظفين في Gizmodo متخصصون في علم الفلك ، واستكشاف الفضاء ، و SETI ، وعلم الآثار ، وأخلاقيات علم الأحياء ، وذكاء الحيوان ، وتعزيز الإنسان ، والمخاطر التي يشكلها الذكاء الاصطناعي والتقنيات المتقدمة الأخرى.

شارك هذه القصة

احصل على النشرة الإخبارية لدينا

نقاش

قصة ممتازة. شكرا لك على كتابته ولفت انتباهنا إلى هذا الموضوع.


التطور في أنبوب الاختبار: تعيش هذه البكتيريا على الأسطح النحاسية القاتلة

الائتمان: Pixabay / CC0 Public Domain

يمكن أن تتطور أحفاد البكتيريا العادية من النوع البري للبقاء على قيد الحياة لفترة طويلة على الأسطح النحاسية المعدنية التي تقتلهم عادة في غضون بضع دقائق. تمكن فريق بحث دولي بقيادة Martin Luther University Halle-Wittenberg (MLU) ومعهد Bundeswehr لعلم الأحياء الدقيقة من إنتاج هؤلاء الناجين الصغار في المختبر وتمكنوا من دراستهم عن كثب. يقدم الفريق تقارير عن النتائج التي توصل إليها في علم الأحياء الدقيقة التطبيقي والبيئي.

عادة ما يتم علاج الالتهابات البكتيرية بالمضادات الحيوية. ومع ذلك ، في العقود الأخيرة ، طورت العديد من البكتيريا المسببة للأمراض تحملًا متزايدًا للأدوية الشائعة. ما يسمى بالبكتيريا المقاومة للأدوية المتعددة تثير قلقًا خاصًا حيث لم يعد من الممكن مكافحتها بمعظم المضادات الحيوية. تعتبر الأسطح النحاسية - على سبيل المثال على مقابض الأبواب - سلاحًا جيدًا لمحاربة هذه الجراثيم. يوضح البروفيسور ديتريش إتش نيس ، عالم الأحياء الدقيقة في MLU ، أن "الأسطح النحاسية هي طريقة مؤكدة لقتل البكتيريا. تموت معظم البكتيريا في غضون دقائق بعد هبوطها على سطح نحاسي". يعتبر النحاس عنصرًا حيويًا من العناصر النزرة للبكتيريا - ولكن بكميات صغيرة جدًا فقط. ومع ذلك ، على الأسطح النحاسية ، يتم إغراق البكتيريا حرفيًا حتى الموت بأيونات النحاس لأنها لم تعد قادرة على درءها باستخدام استراتيجيات الدفاع العادية.

أراد فريق Nies البحثي معرفة ما إذا كان نوعان نموذجيان من البكتيريا ، Escherichia coli و Staphylococcus aureus ، قادران نظريًا على البقاء على الأسطح النحاسية ، ومدى سرعة ذلك. لذلك وضع الفريق البكتيريا على الأسطح لبضع دقائق فقط قبل إعادتها إلى وسط استنبات طبيعي حيث سُمح لها بالتعافي. تكررت هذه العملية عدة مرات ، مع تعرض الناجين تدريجيًا للسطح المميت لفترات أطول وأطول من الوقت. في غضون ثلاثة أسابيع ، أنتج الباحثون بكتيريا يمكن أن تعيش لأكثر من ساعة على سطح نحاسي. يقول نيس: "خارج المختبر ، من الواضح أن الظروف ليست مثالية. ولكن إذا لم يتم تنظيف الأسطح النحاسية بانتظام ، يمكن أن تبدأ طبقات عازلة من الشحوم بالتشكل عليها ، مما قد ينتج عنه تطور مماثل بمرور الوقت".

باستخدام تحليلات جينية شاملة ، سعى الفريق إلى فهم سبب عدم موت البكتيريا على الأسطح. يقول نيس: "لم نتمكن من العثور على الجين الذي يجعلها مقاومة للتأثير المميت للأسطح النحاسية المعدنية". بدلاً من ذلك ، لاحظ الفريق ظاهرة بين البكتيريا الباقية كانت معروفة بالفعل لبعض الوقت ، وإن كان بطريقة مختلفة قليلاً: فقد تباطأ التمثيل الغذائي للبكتيريا إلى الحد الأدنى وسقطت في نوع من السبات. نظرًا لأن معظم المضادات الحيوية تهدف إلى تعطيل عملية التمثيل الغذائي للبكتيريا النامية ، فإنها تكاد تكون غير فعالة تمامًا ضد هذه البكتيريا الخاصة ، والتي تُعرف أيضًا باسم "المثبطات". يوضح نيس: "بغض النظر عن مدى فعالية المضاد الحيوي ، هناك دائمًا عدد قليل من المثبطات في كل جيل". ومع ذلك ، لا تعتبر هذه البكتيريا مقاومة للمضادات الحيوية ، لأن نسلها يكون مرة أخرى عرضة للأدوية.

عادة فقط نسبة ضئيلة من البكتيريا تصبح عاصِرة. ومع ذلك ، في حالة البكتيريا المعزولة ، كان السكان جميعهم. على الرغم من أنهم كانوا قادرين على النمو بنفس سرعة نمو أسلافهم ، فقد تمكنوا أيضًا من إنقاذ أنفسهم من خلال التحول السريع إلى حالة مبكرة من المثابرة في ظل الظروف المعاكسة. كان العلماء قلقين بشأن شيء إضافي واحد لاحظوه: "لقد ورثت البكتيريا أيضًا هذه القدرة على مدى 250 جيلًا ، على الرغم من أن النسل لم يتلامس مع سطح نحاسي" ، كما يقول نيس. لذلك ، يوصي الفريق بتنظيف الأسطح النحاسية بشكل منتظم وشامل باستخدام عوامل خاصة حتى لا تتطور البكتيريا العارضة في المقام الأول. في الوقت نفسه ، يشير نيس إلى أن استخدام الأسطح النحاسية ليس سوى طريقة واحدة من عدة طرق - بما في ذلك المضادات الحيوية - لمكافحة البكتيريا الضارة بشكل فعال.


قد تكون الغرف النظيفة بمثابة عملية اختيار تطورية لأصعب الحشرات التي قد يكون لديها فرصة أكبر للنجاة من رحلة إلى المريخ

نظرًا لأنه يمكننا الآن تسلسل كل الحمض النووي الموجود في الغرف النظيفة ، وليس فقط تلك التي يمكن تربيتها ، فإننا نحصل على نظرة أكثر شمولاً حول نوع الميكروبات التي يمكن العثور عليها في الغرفة النظيفة ، وما إذا كان بإمكانهم ذلك البقاء على قيد الحياة في فراغ الفضاء.

في غرف مختبر الدفع النفاث النظيفة ، وجدنا أدلة على الميكروبات التي من المحتمل أن تسبب مشاكل أثناء الرحلات الفضائية. تمتلك هذه الكائنات أعدادًا متزايدة من الجينات لإصلاح الحمض النووي ، مما يمنحها مقاومة أكبر ضد الإشعاع ، ويمكنها تكوين أغشية حيوية على الأسطح والمعدات ، ويمكنها البقاء على قيد الحياة من الجفاف والازدهار في البيئات الباردة. اتضح أن الغرف النظيفة قد تكون بمثابة عملية اختيار تطورية لأصعب الحشرات التي قد يكون لديها فرصة أكبر للنجاة من رحلة إلى المريخ.

هذه النتائج لها آثار على شكل من أشكال الحماية الكوكبية يسمى "التلوث الأمامي". هذا هو المكان الذي قد نجلب فيه شيئًا ما (عن طريق الخطأ أو عن قصد) إلى كوكب آخر. من المهم ضمان سلامة أي حياة قد تكون موجودة في أي مكان آخر في الكون والحفاظ عليها ، حيث يمكن للكائنات الجديدة أن تعيث فسادًا عند وصولها إلى نظام بيئي جديد.

وكالة ناسا لديها بروتوكولات صارمة للغرف النظيفة تهدف إلى تقليل التلوث البيولوجي للمركبات الفضائية وهبوط المركبات (Credit: NASa / JPL-Caltech)

لدى البشر سجل حافل بهذا الأمر على كوكبنا. على سبيل المثال ، انتشر الجدري على البطانيات التي أعطيت للسكان الأصليين في أمريكا الشمالية في القرن التاسع عشر. حتى في عام 2020 ، لم نتمكن من احتواء الانتشار السريع للفيروس المسبب لـ Covid-19 و SARS-CoV-2.

التلوث الأمامي غير مرغوب فيه من منظور علمي أيضًا. يحتاج العلماء إلى التأكد من أن أي اكتشاف للحياة على كوكب آخر هو أصلاً أصيل هناك ، بدلاً من تحديد خاطئ للتلوث الذي يبدو وكأنه كائن فضائي ، ولكن نبت الأرض. يمكن للميكروبات أن تقطع طريقها إلى المريخ ، حتى بعد التنظيف قبل الإطلاق والتعرض للإشعاع في الفضاء. قد تتغير جينوماتهم كثيرًا لدرجة أنهم يبدون حقًا في عالم آخر. لقد رأينا مؤخرًا أن الميكروبات الجديدة قد تطورت في محطة الفضاء الدولية. على الرغم من أن مهندسي وكالة ناسا يعملون بجد لتجنب إدخال مثل هذه الأنواع في تربة المريخ أو هواءه ، فإن أي علامات تدل على وجود حياة على المريخ يجب فحصها بعناية للتأكد من أنها لم تنشأ هنا على الأرض. قد يؤدي عدم القيام بذلك إلى إطلاق بحث مضلل في السمات العالمية للحياة أو حياة المريخ.

أرسل الجنس البشري العشرات من المركبات الفضائية ومركبات الهبوط إلى المريخ - تلك التي نجحت تركت بصماتها على الكوكب الأحمر (Credit: NASA / JPL-Caltech / MSSS)

يمكن أيضًا أن تكون الميكروبات المحمولة إلى الفضاء مصدر قلق مباشر لرواد الفضاء - مما يشكل خطرًا على صحتهم وربما يتسبب في تعطل معدات دعم الحياة إذا أصبحوا ملتهمين بمستعمرات من الكائنات الحية الدقيقة.

لكن الحماية الكوكبية ثنائية الاتجاه. العنصر الآخر لحماية الكواكب هو تجنب "التلوث العكسي" ، حيث يمثل شيء ما يُعاد إلى الأرض خطرًا محتملاً على الحياة على كوكبنا ، بما في ذلك البشر. هذا هو موضوع العديد من أفلام الخيال العلمي ، حيث يهدد بعض الميكروبات الخيالية الحياة على الأرض. ولكن عندما يتم إطلاق مهمة ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية (Esa) باتجاه المريخ في عام 2028 ، فقد يصبح ذلك اعتبارًا حقيقيًا للغاية - إذا سارت الأمور وفقًا للخطط الحالية ، فإن مهمة إرجاع عينات المريخ ستعيد عينات المريخ الأولى إلى الأرض. في عام 2032.

أشارت الدراسات السابقة إلى أنه من غير المرجح أن تحتوي عينات المريخ على بيولوجيا نشطة وخطيرة - وتبحث المثابرة عن أي علامات قد تكون خلفتها الحياة الميكروبية القديمة على هذا الكوكب. لكن وكالة ناسا وإيسا تقولان إنهما تتخذان احتياطات إضافية لضمان احتواء جميع العينات المعادة من المريخ بأمان في نظام عزل متعدد الطبقات.

ومع ذلك ، هناك فرصة أنه إذا اكتشفنا علامات الحياة على المريخ ، فقد يكون مصدرها الأرض في المقام الأول. Ever since the first two Soviet probes landed on the Martian surface in 1971, followed by the US Viking 1 lander in 1976, there likely have been some fragments of microbial, and maybe human DNA, on the Red Planet. Given the global dust storms and trace amounts of DNA that might have gone with these spacecraft, we have to be sure we don't fool ourselves that the life we find isn't originally from Earth.

But even if Perseverance – or the missions that preceded it – did accidentally carry organisms or DNA from Earth to Mars, we have ways of telling it apart from any life that is truly Martian in origin. Hidden within the DNA sequence will be information about its provenance. An ongoing project called Metasub (metagenomics of subways and urban biomes) is sequencing the DNA found across more than 100 of the world's cities, Researchers from our lab, Metasub teams, and a group in Switzerland have just published these and other global metagenomic data to create a "planetary genetic index" of all sequenced DNA that has ever been observed.


Bacteria 'sleep', then rapidly evolve, to survive antibiotic treatments

Antibiotic resistance is a major and growing problem worldwide. According to the World Health Organization, antibiotic resistance is rising to dangerously high levels in all parts of the world, and new resistance mechanisms are emerging and spreading globally, threatening our ability to treat common infectious diseases. But how these bacterial resistance mechanisms occur, and whether we can predict their evolution, is far from understood.

Researchers have previously shown that one way bacteria can survive antibiotics is to evolve a "timer" that keeps them dormant for the duration of antibiotic treatment. But the antibiotic kills them when they wake up, so the easy solution is to continue the antibiotic treatment for a longer duration.

Now, in new research published in the journal علم, researchers at the Hebrew University of Jerusalem report a startling alternative path to the evolution of resistance in bacteria. After evolving a dormancy mechanism, the bacterial population can then evolve resistance 20 times faster than normal. At this point, continuing to administer antibiotics won't kill the bacteria.

To investigate this evolutionary process, a group of biophysicists, led by Prof. Nathalie Balaban and PhD student Irit Levin-Reisman at the Hebrew University's Racah Institute of Physics, exposed bacterial populations to a daily dose of antibiotics in controlled laboratory conditions, until resistance was established. By tracking the bacteria along the evolutionary process, they found that the lethal antibiotic dosage gave rise to bacteria that were transiently dormant, and were therefore protected from several types of antibiotics that target actively growing bacteria. Once bacteria acquired the ability to go dormant, which is termed "tolerance," they rapidly acquired mutations to resistance and were able to overcome the antibiotic treatment.

Thus, first the bacteria evolved to "sleep" for most of the antibiotic treatment, and then this "sleeping mode" not only transiently protected them from the lethal action of the drug, but also actually worked as a stepping stone for the later acquisition of resistance factors.

The results indicate that tolerance may play a crucial role in the evolution of resistance in bacterial populations under cyclic exposures to high antibiotic concentrations. The key factors are that tolerance arises rapidly, as a result of the large number of possible mutations that lead to it, and that the combined effect of resistance and tolerance promotes the establishment of a partial resistance mutation on a tolerant background.

These findings may have important implications for the development of new antibiotics, as they suggest that the way to delay the evolution of resistance is by using drugs that can also target the tolerant bacteria.

Unveiling the evolutionary dynamics of antibiotic resistance was made possible by the biophysical approach of the research team. The experiments were performed by a team of physicists, who developed a theoretical model and computer simulations that enabled a deep understanding of the reason behind the fast evolution of resistance that were observed.


Watch as Bacteria Evolve Antibiotic Resistance in a Gigantic Petri Dish

By building a gigantic petri dish, researchers from Harvard Medical School and Technion-Israel Institute of Technology have produced a jaw-dropping visualization showing bacteria as it mutates to become resistant to drugs.

The new study , published today in علم, is the first large-scale demonstration showing how bacteria react to ever-increasing doses of antibiotics, and how these relentless microbes exploit Darwinian selection to adapt to—and even thrive within—the very medicines meant to kill them.

“What surprised me most about it was that we could actually see evolution happening in front of us,” co-author Michael Baym, a postdoc at the Kishony lab at Harvard Medical School, told Gizmodo. “Here were the abstract diagrams we’d been drawing for years, come to life.”

Antibiotic-Resistant Superbugs Could Kill 10 Million People a Year By 2050

An 18-month review into antimicrobial resistance warns that superbugs will kill upwards of 10…

Each year, around 700,000 people die around the world from untreatable bacterial infections, and antibiotic-resistant superbugs could kill upwards of 10 million people each year by the mid-21st century. Just today, the UN announced a high-level meeting to discuss possible strategies and countermeasures.

Baym worked with Roy Kishony of Technion-Israel Institute of Technology and Harvard Medical School on the experiment. They call their giant petri dish the Microbial Evolution and Growth Arena, or MEGA for short. It’s a rectangular platform, two feet wide and four feet long, filled with a gelatinous substance known as agar, a seaweed-derived substance that’s commonly used to facilitate microbial growth. Using the MEGA-plate, the researchers were able to watch antibiotic resistance develop in Escherichia coli.

They divided the MEGA-plate into several sections, each of which was saturated with varying doses of antibiotics. The ends of the platform contained no antibiotics, allowing the bacteria to thrive these areas represented the starting line. But the adjacent inner sections contained a small amount of antibiotic—just enough to kill the E. coli. Moving inward, each subsequent section of the MEGA plate was treated with a ten-fold increase in the dose of antibiotics. At the very core of the dish, there was 1,000 times as much antibiotic compared to the areas with the lowest dose.

For the next two weeks, the researchers watched—and filmed—as the bacteria died, survived, and adapted to the increasingly poisonous conditions located at the borders of their immediate perimeters. The resulting timelapse video literally shows Darwinian processes at work—a process that would normally remain invisible to the human eye.

As the two-week experiment progressed, the bacteria spread until they reached a potent concentration of antibiotics beyond which they could not grow. That is, until mutants—armed with the specific set of traits required to fight off the poison—finally emerged. This often didn’t take long. At each concentration level, a small segment of bacteria adapted to the hostile conditions, the result of successive accumulated genetic changes.

Once settled in the new section of the MEGA-plate, these tiny populations of antibacterial-resistant mutants were able to grow. When they reached the next section of the platform, the pattern repeated itself. The descendents of this initial group of mutants were able to move to areas filled with higher concentrations of antibiotics. Eventually, multiple lineages of mutants competed for the same space, with winning strains moving on to areas with higher drug doses.

By the eleventh day, the bacteria had migrated all the way to the highest drug concentration in the center. These hardy mutants were capable of surviving an antibiotic known as trimethoprim at a dose 1,000 times greater than the one that killed their ancestors. And some bacteria acquired a 100,000-fold ability to fend off ciprofloxacin, another common antibiotic.

“We were able to evolve over a thousand-fold wild-type resistance to trimethoprim in 11 days— that’s very nearly the saturation limit of the drug,” said Baym. “Put simply, there was no way to dissolve enough drug to kill these bacteria.” Importantly, all bacterial mutants were contained and all materials decontaminated after use.

Observations showed that initial mutations led to slower growth. That suggests bacteria aren’t capable of growing at optimal speeds while in the midst of developing adaptations. But once they stumble upon a fortuitous immunity, it’s all systems go, with growth proceeding at normal rates.

Also, the fittest mutants weren’t always the fastest growers. The most successful bacteria remained behind while the weaker strains were forced to deal with the intense drug doses at the front lines.

“Thanks to the the bacteria needing to migrate to survive, we saw a surprising dynamic by which the strongest weren’t necessarily winning, rather those that were good enough and close enough to the new area would beat out nominally superior mutants just by being faster,” Baym said. “Nevertheless, in every case we saw that this successive accumulation of mutations was able to evolve extremely high levels of antibiotic resistance in a relatively short time.”

Looking ahead, the researchers would like to use the the MEGA-plate to predict the future evolutionary potential of specific pathogens. Armed with this knowledge, future clinicians will be able to tell which antibiotic a pathogen is resistant to, and how it might evolve resistance if certain antibiotics are used.


Instead of sunlight, living things may be able to harness the energy from cosmic rays.

All life on Earth survives because of the sun. Plants use a process called photosynthesis to transfer energy from the Sun’s rays into the sugars that build their stems and leaves. Animals either eat the plants directly, or eat other animals that have eaten plants. Countless other organisms, like bacteria, algae, and fungi, rely on similar processes to survive. In fact, Earth’s position in our solar system, and its distance from the Sun, is what makes its environment so suitable to life. It’s neither too warm nor too cold neither too bright nor too dim.

Our Sun is a star, and is one of many stars in the universe. What’s even more amazing is that in recent decades, astronomers have used modern technology to detect all sorts of planets around other stars! These scientists, whose job it is to search for life in the universe, have concluded that life may only be possible on planets with Earth-like characteristics that are a similar distance away from a star – their sun.

However, examples of life forms on Earth living in extreme environments suggest that life may be able to survive under conditions previously thought to be too hostile for life.

There are areas on Earth that do not receive any sunlight at all. Those dark caverns make great places for understanding how life survives without the sun’s energy. Bacteria in deep underground mines have found ways to thrive off of the nutrients in the soil using heat from the ground. In deep ocean environments, bacteria live in total darkness and are nourished by chemicals that come out of hydrothermal vents, which are like underwater volcanoes!

A recent scientific discovery found that two miles beneath the Earth’s surface, in an African mine, a species of bacteria consumes hydrogen formed by particles emitted by radioactive Uranium, Thorium, and Potassium. Organisms like this are not common. Most life on Earth is harmed by exposure to that type of radiation, which is called ionizing radiation. Ionizing radiation can damage DNA and cause illness or death. The sun, by comparison, is much weaker than radioactive metals. Despite these risks, exposure to ionizing radiation can enable some organisms to develop the ability to survive and even flourish under these conditions using a process called radiolysis.

One way that living things resist damage from radiation is by absorbing it using a chemical called melanin. Your body produces melanin as well – it is found in your skin cells and helps to prevent sunburn. People with darker skin have larger amounts of melanin and are less likely to get sunburned. When certain organisms are exposed to large amounts of ionizing radiation, melanins can help them convert that energy into food. For example, several types of fungi found in Arctic and Antarctic regions and the Evolution Canyon in Israel contain more melanin than other species and grow faster when exposed to ionizing radiation.

Laboratory experiments have shown that when ionizing radiation interacts with ice, particles are produced that can support life. This means that it is theoretically possible for life to form on distant, icy bodies in space such as Jupiter’s moon, Europa.

A recent research paper has demonstrated a few ways that life elsewhere in the universe could use Galactic cosmic rays (GCRs) as a life-giving energy source. The scientists used mathematical equations to make very close estimations about how this might work.

Galactic cosmic rays are an extremely high energy type of ionizing radiation that exist in outer space. Our atmosphere serves as an insulating shield between us and the damaging effects of cosmic rays. However, if a planet does not have an atmosphere to break up the impact of cosmic rays, the rays will be able to directly strike the planet’s surface and travel underground. However, as the rays pass through the surface of the planet, they lose a huge portion of their harmful energy. As the rays progress deeper and become less harmful, this energy can also be used directly by specialized life forms to produce food.

كيف يعمل هذا؟ Scientists know that cosmic rays strike Earth’s atmosphere and explode in a shower of unstable particles, which then quickly break down into smaller particles. These particles are similar to the ones that the underground bacteria eat in the African mine. Life on other planets could very well do the same thing!

A second way for cosmic rays to permit life is through a process called “organic synthesis.” Organic synthesis is when biological molecules, the kind living things are made of, are formed. Scientists call these molecules “organic.” When cosmic rays strike an icy surface, they set off many chemical reactions, producing organic molecules.

A third way for cosmic rays to support life is through the direct capture of ionizing radiation. As we learned from the discovery in the African mine, life can form melanins to protect itself from the harmful effects of this high-energy radiation. Those melanins can help the organisms capture the ionizing radiation and use it directly as life-giving energy.

Since we exist, we know that life forms on Earth and under Earth-like conditions. To continue to explore the beauty and mystery of life, it is worth considering the possibility of other conditions that allow life to flourish. Even on Earth, there are organisms that have formed in the most unlikely of circumstances away from water, oxygen, and sunlight, in very high temperatures, under high pressure, and even while being hit with radiation. If it’s possible for life to form in such harsh environments on Earth, perhaps there is an otherwise inhospitable planet teeming with forms of life we have not yet imagined.


شاهد الفيديو: ادعاءات صادمة. رأى رواد الفضاء ملائكة في رحلتهم. أيعقل هذا (ديسمبر 2022).