پلوتونیوم برای صبحانه اثر رابرت سیلوربرگ
پلوتونیوم برای صبحانه
بیشتر بحثهای امکان حیات در دنیاهای دیگر نهایتاً به این عبارت ختم میشود : «حیات، آنگونه که ما میشناسیم» آن تعریف از «حیات» که غالباً مد نظر است، معمولاً الزاماتی را نظیر قابلیت کسب انرژی از یک منبع خارجی برای ادامه واکنشهای حیاتی، توانایی تکثیر و بازسازی به منظور فراهم آوردن سازوارههای[1] جایگزین برای زمانی که سازوارهی اصلی دیگر نتواند اعمال حیاتی را انجام دهد و … شامل میشود . عبارت «آنگونه که ما میشناسیم» شرایط دیگری را ایجاد میکند : «حیات آنگونه که ما این جا روی زمین آن را میشناسیم، که عموماً به این معنا است که بین یک بازهی حرارتی (از چیزی حدوداً بالای نقطهی انجماد تا زیر دمای جوش) روی سیارهای که آب به مقدار زیاد وجود دارد و اتمسفری گرداگرد سیاره را احاطه کرده باشد که بیشتر از اکسیژن و هیدروژن ساخته شده است وجود دارد» و خب، ما فکر میکنیم که میدانیم چه حیاتی روی زمین وجود دارد : سگها و گربهها، فیلها و حلزونها، سرخسها و جلبکها و درختان غولآسا، کانگروها و کوالاها[2] و ومباتها[3]، ملخها و مورچهها و پروانهها و بیدها، و بسیاری گونههای مختلف دیگر که البته شامل خود ما هم میشود .
وقتی نویسندگان علمیتخیلی داستانهایشان را بر مبنای دنیاهای دیگر جهان
مینویسند، بیشتر موجوداتی که در آن دنیاها سکونت دارند طبق همان الگوی
مخلوقات «آنگونه که ما میشناسیم» به تصویر در آمدهاند، مصرفکنندگان
اکسیژنی که آن ناحیه مساعد آب و هوایی را اشغال کردهاند که در سرزمینی است
که از یک سو به آوای مکموردو[4] و از سوی دیگر به درهی مرگ[5] منتهی
میشود . به این طریق آنها میتوانند شخصیتهای انسانی که بدون سختی زیاد
قادر به حرکت در آن دنیاها هستند و ماجراهای جالبی را که از داستانهای
علمیتخیلی انتظار میرود، به داستان وارد کنند . اینطور است که ما با
بیگانههای شبیه نهنگ، شبیه نرمتنان، شبیه خرس و کلی بیگانههای دیگری که
در اصل شبیه انساناند اما پیشانیهای چین خورده دارند، روبهرو میشویم .
(سلام، فرمانده ورف[6])
البته، بیشتر داستانهای علمیتخیلی بر مبنای زندگی آن گونه که ما
نمیشناسیمش پایهریزی شده است، مثلاً نوعی از حیات که احتمالاً روی
سیاراتی با آتمسفر متان-آمونیاک وجود دارد . یا روی سیارههایی که گرانشش
هفتصد برابر زمین است یا جایی که درجه حرارت بالاتر از چیزی است که ما به
عنوان محدودیتهای مسکونی بودن یک سیاره از آن یاد میکنیم . یک بار من
داستانی دربارهی یک گونهی بومی سیارهی پلوتو که خونش سیال ابررسانایی
بود که ما به آن هلیوم II میگوییم نوشتم . درجهی حرارت روی پلوتو تنها دو
سه درجه بالای صفر مطلق است که برای مخلوقاتی که سیستم سوخت و ساز
ابررسانایی دارند مناسب است، اما وقتی خورشید بالا میآید و درجه حرارت به
پنج یا شش درجه میرسد، آنها باید به خواب فرو روند تا وقتی که سرمای مناسب
ابررسانا دوباره به دست آید . و همینطور بگیر تا ابد: نویسندگان
علمیتخیلی گروهی بزرگ و هوشمند از موجودات عجیب و غریب را اختراع کردهاند
که در نقاط نامناسب زندگی میکنند .
اینها همه درست، اما امروز میخواهم به سیارهی خودمان و همان عبارت دم
دستی، «حیات آنگونه که ما میشناسیم» بازگردم. خب، در این صورت میتوانم
سازوارههای زیادی را نام ببرم که در این سیاره وجود دارند و به هیچوجه در
این شاخه جای نمیگیرند . در حقیقت، همانقدر بیگانه مانند هر چیزی که
فرانک هربرت یا ای.ای. داک اسمیت یا هل کلیمنت همواره خلق کردهاند .
اولین چیزهایی که به ذهن میرسند، موجودات بی هوا زی هستند: موجودات اولیه،
که غالباً باکتریهایی نه چندان پیچیدهتر از کرمها هستند که اکسیژن
برایشان سمی است . این ویژگی نامساعد حیات را روی زمین برای موجودات بی
هوا زی سخت میکند، البته، به این دلیل که اکسیژن عملاً همه جا هست، این
موجودات آموختهاند برای خودشان در خاک تیره یا در گل و لای اقیانوسها و
دیگر نقاط نامطبوع سوراخهایی پیدا کنند . آنجا آنان زندگی کوتاه و
تیرهروز خود را پیش میبرند، آن دسته از مواد غذایی را که قادر هستند تا
غیاب اکسیژن هضم کنند جذب کرده، انرژی مورد نیاز را از آنها خارج نمایند و
روند تولید مثل خود را به منظور بارورسازی و ایجاد نسل جدیدی از موجودات
بی هوا زی بر روی زمین انجام میدهند .
از وقتی زمین یک سیارهی غنی از اکسیژن شده است، این موجودات روی زمین
چکار میکنند؟ یک نظریه این است که آنها شکل انحطاط یافتهی گونههای
اکسیژندوست هستند که توسط فشار تکامل برای زندگی در محیط های کم اکسیژن و
بالاخره در محیطهایی که هیچ اکسیژنی ندارند تغییر شکل یافتهاند . این
عبارت حداقل برای عدهای از ما که به نظریهی داروین[7] معتقد هستند مفهوم
دارد . اما در سال 1927 زیستشناس مشهور جی.بی.اس. هالدین[8] توضیح
مبتکرانهی دیگری دربارهی وجود اندامهای ناهوا زی ارائه کرد: مخلوط
اتمسفری اصلی اکثر سیارات، بیشتر نیتروژن، آمونیاک و متان است و ایجاد
اتسمفری بر پایهی اکسیژن در دنیای ما رویدادی به نسبت جوانتر و نتیجهی
تفکیک متان و آمونیاک بسیار کهن و تبدیل آن به کربن، هیدروژن و نیتروژن به
واسطهی کنش نور فرابنفش خورشید و انتشار اکسیژن ناشی از فرآیند
فتوسنتز[9] در زمان پیدایش گیاهان کلروفیلدار بوده است .
به همین دلیل، هالدین پیشنهاد کرد که گونههای ناهوا زیها سبک پیشفرض
زمین بوده تا اینکه اتسمفر اکسیژنی پدید آمده است . در این زمان، زندگی
هوا زی نمو خود را آغاز کرد و هوا زیهایی که امروز هم زنده ماندهاند،
بقایای زنده مانده همان دوران بدون اکسیژن قدیم زمین که مدتها است از بین
رفته هستند .
هر چند، در مقایسه با بعضی از آن گونههای به راستی عجیب و غریب که ما
سیارهمان را با آنها به اشتراک گذاشتهایم، ساکنین اکسیژنگریز زمین
تقریباً معمولی به نظر میآیند؛ گونههایی که خیلی عادی با شرایط دشوار
زندگی تطبیق پیدا میکنند و به نظر میرسد که جایی خارج از صفحات این مجله
در دنیای ما سرگردان شدهاند. چیزی که علم به آنها اکستریموفیل[10]
میگوید .
بگذارید به چند مثال در این زمینه نگاهی کنیم .
خب برای مثال، یک داینوکاکوس رادیودورانز[11] داریم که سازوارهی صورتی رنگ
کوچک است که به نام «کانان باکتری[12]» مشهور شده است . دانشمندانی که در
سال 1956 کاربرد پرتوافشانی شدید را به عنوان راهی برای نگهداری غذا بررسی
میکردند، متوجه شدند که برآمدگی عجیبی در یکی از قوطیهای گوشت اسب
آزمایشیشان وجود دارد و وقتی آن را باز کردند، با یک کُلُنی از باکتریهای
صورتی ناشناخته روبهرو شدند که درون قوطی جای گرفته بودند . دینوکاکیس در
مقابله با پرتوافشانیهایی که او را بمباران کرده بودند، پا پس نگذاشته
بود؛ به نظر میرسید که از آن استفاده کرده بود . همان کاری که پاپای،
ملوان زبل با اسفناج میکرد .
این حشرهی کوچک و جسور از کجا سرچشمه میگرفت؟ بعضی از نظریهپردازان
گفتند که از فضا آمده است، جایی که میزان پرتوافکنی از آنچه روی زمین است،
بسیار بیشتر است و بعضی دیگر تفسیری از نظریهی قدیمی هالدین پیشنهاد
میدادند؛ آنان میگفتند که در دوران بسیار قدیم، زمین بسیار رادیواکتیو
بوده است و داینوکاکوس بازماندهای از دوران باستان است . این مشکل کماکان
حل نشده باقی مانده است .
به هر حال اما اینجا یک موجود داریم که به طرز معجزهآسایی در مقابل
پرتوافکنی مقاوم است. شاید، از آنجا که کانان باکتری به میزان زیادی بر
روی نواحی هستهای ما انباشته شده است، بتواند در امر از بین بردن
زبالههای هستهای به کار بیاید. متأسفانه، با وجود اینکه این موجود با
پرتوافکنی شدید مشکلی ندارد، قادر به روبهرو شدن با مواد سمی مثل
تولوئن[13] که اغلب در زبالههای هستهای یافت میشود، نیست. در سال 1997،
دپارتمان محققین انرژی «ابر کانان[14]» را تولید کرد، یک داینوکاکوس برتر
که از نظر ژنتیکی اصلاح شده بود و به همان راحتی که با مواد سخت رفتار
میکرد، مواد زائد شیمیایی پست را میخورد. با وجود این، ابر کانان در محیط
رها نشد، چون هیچکس مطمئن نبود که چه چیز دیگری هم میتوانست بخورد و
البته گرایش عمومی فعلی نسبت به سازوارههای اصلاح شده ژنتیکی، پشتیبان
توزیع یکسان و بدون تبیعیض چنین ساختارهایی نیست.
اکستریموفیل وحشتآورتر دیگری کینئوکاکوس رادیوتولرانس[15] است که به خاطر
مقاوم بودنش در برابر تابش به حق اینطور نامگذاری شده است . این موجود در
دپارتمان انرژی سایت رودخانهی سوانا[16] در جنوب کارولینا[17]، که زمانی
برای ساختن بمبهای هیدروژنی استفاده میشد، جایی که مقدار بسیار زشتی از
زبالههای هستهای روی هم انباشت شده است به وجود آمده است . سی و پنج
میلیون گالن از آن در چهل و نه انبار زیرزمینی با استحکام نامطمئنی پنهان
شدهاند . روش معمول برای اینکه از شر این زبالهها خلاص شوند برخورد
شیمیایی هدایت شده توسط روباتها است که هزینهای بالغ بر دویست و شصت
میلیارد دلار دارد . حدود یک دهه پیش محققان سایت تحقیقاتی ساوانا که به
دنبال روش ارزانتری برای رفع مسمویت محل بودند به ماده لزجی که در انتهای
لولهای در یکی از مخازن زبالههای هستهای رشد کرده بود، برخورد کردند، آن
را با استفاده از بازوهای رباتی جدا کردند و پی بردند که تودهای باکتری
است که قادر است در مقابل پرتوافکنی، پانزده برابر آن چیزی که برای انسان
کشنده است، مقاومت کند .
کینئوکاکوس نه تنها از اسکان در محیط تخمیر جهنمی رادیواکتیو که
کریپونایت[18] را ذوب میکند خوشحال است، بلکه آزمایشهای بیشتر نشان داده
است که قادر است تا از حلالهای صنعتی، علفکشها، ترکیبات کلردار و خیلی
از مواد شیمیایی سمی دیگر تغذیه کند و مؤلفههای سمی آنها را از هم بشکند و
به مواد بیضرری تبدیل کند . دانشمندان مرکز تحقیقات سوانا حالا در حال
بررسی تولید انبوه کینئوکاکوس و تزریق آن در مخازن زبالههای هستهای و
همچنین مناطق اطراف هنفورد واشینتگتن[19] هستند، چرا که مخازن انباشت
ناحیهای به وسعت هشتاد کیلومتر مربع را به مواد رادیواکتیو آلوده کردهاند
.
البته از روی احتیاط اینکار به این زودیها انجام نمیشود . آدم ممکن است
فکر کند که تنها برای بهسازی محیط آغشته به مواد رادیواکتیو آن را با
کینئوکاکوس آغشتهاند، اما کسی چه میداند . در حال حاضر، طبق گفته محققان
بیست درصد ساختار ژنتیکی باکتریها شامل «عملکردهای نامشخص» است، و آنها
میخواهند بیشتر دربارهی این موارد بدانند قبل از این که به جان منبع قابل
توجهی از میکروبها بیافتند .
اینکه این موجودات چطور در این محیط غیرقابل تحمل دوام میآورند، هنوز یک
راز است . یک ضربهی مناسب از امواج رادیواکتیو میتواند ساختار ژنتیکی
آنها را در هم خرد کند، همانطور که میتواند مال شما یا من را خرد کند .
اما تفاوت بزرگ این است که اکستریموفیلها به طریقی ساختار خودشان را در
ظرف چند ساعت به حالت اول برمیگردانند .
برای آن دسته از از ما – که حدس میزنم بیشتر جمعیت را تشکیل میدهند– که
هنوز تحتتأثیر انباشت زبالههای سمی اطرافمان قرار نگرفتهاند، این
میکروبهای دلیر امید به امکان پاکسازی با کمترین سروصدا و همچنین با
هزینهای اندک را زنده نگه میدارند . اما وجود اکستریموفیلها پیغام دومی
هم برای خوانندگان علمیتخیلی میفرستد . پیغامی درباره سازگاری و دوام
موجودات زنده . (اکستریموفیلهای دیگر در جلگههای سرد قارهی جنوبگان[20]،
در قلهی کوهها، در داخل دهانهی آتشفشان و در اعماق دریا دیده شده است)
ما در جهانی پر از دنیا زندگی میکنیم، و بیشتر این دنیاها، به احتمال
بسیار زیاد، شرایط محیطی خیلی متفاوتی نسبت به زمین دارند . اما اگر،
اینجا روی زمین، ما بر مبنای آنچه که میشناسیم زندگی میکنیم .
اکستریموفیلهایی در قلب زمین هستند که میتوانند از محیط اطراف خود که ما
به عنوان غیرقابل تصور و نامساعد کاربری از آنها یاد میکنیم، نجات پیدا
کنند، پس مطمئناً آن دنیاها، آن دنیاهای با اتسمفر آمونیاک-متان یا 700 جی
کشش گرانشی، شاید شامل موجوداتی به همان اندازه زنده مثل من و تو باشد، که
در شرایط بیگانه برای ما کاملاً احساس راحتی میکند .
اکستروموفیلهای ما فقط باکتریهای «ایتی-بیتی» هستند . اما، صد البته،
آنها محیطهای بسیار کوچک و خیلی خاصی از دنیایمان را اشغال کردهاند . در
دنیای دیگر که شرایط بحرانی عادی است، کل جمعیت سیاره احتمالاً از
موجوداتی تشکیل شده است که با آن شرایط سازگارند . و من شرط میبندم که فقط
میکروب نخواهند بود .
——————————————-
پانویس ها:
[1] Organism
[2] کیسهداری با پوست خزدار خاکستری رنگ که خاص جزیرهی استرالیا است و از برگ درخت اوکالیپتوس تغذیه میکند.
[3] کیسهداری شبیه خرس که خاص جزیرهی استرالیا است.
[4] McMurdo Sound
[5] Death Valley
[6] از شخصیتهای داستان سفر ستارهای (Star Trek)
[7] Darwinian Theory
[8] J.B.S. Haldane
[9] تشکیل و ایجاد مواد آلی به کمک نور خورشید
[10] موجوداتی عموما تک سلولی که در شرایط محیطی بسیار سخت، مانند چشمههای
جوشان و یا یخهای قطبی زندگی میکنند را اکستریموفیل میخوانند.
[11] Deinococcus radiodurans: داینوکاکوس رادیودورانز، یک نوع باکتری است
که کلونیهای صورتی یا قهوهای تشکیل میدهد و اولین بار در دهه ۵۰ مشاهده
شد. شهرت این باکتری به خاطر مقاومت بسیار بالای آن در برابر تشعشع است،
داینوکاکوس رادیودورانز، تشعشعاتی هزاران برابر دوز کشندهی انسان را تحمل
میکند. نام لاتین این باکتری، به معنای «تمشکی عجیب، که در برابر تشعشع
دوام میآورد» است. ساختار ژنتیکی این باکتری، که شامل دو کروموزوم است، به
گونهای است که اشعهی گاما، خشک شدگی، بیغذایی، اکسیداسیون و بسیاری
دیگر از شرایط آسیب رساننده به دیانای را تاب میاورد. دیوارهی سلولی
این باکتری ضخامتی غیرطبیعی برابر 60-50 نانومتر، با یک لایهی داخلی
متراکم به ضخامت 20-14 نانومتر دارد. زیستگاه طبیعی این باکتری مشخص نیست،
در چندین منطقه مشاهده شده و در محیطهای مختلف شامل خاک، گوشت و فضله
جانوران کشت داده شده است. گمان میرود که این باکتری هوازی، در محیطهای
غنی از لحاظ مواد آلی، مانند فضله و محتویات روده جانوران زندگی میکند.
[12] Conan the Bacterium: ساخته شده از روی ترکیب Conan the Barbarian
کانان بربر، که ترکیب اخیر نام قهرمان مجموعه داستانهایی نوشتهی رابرت
ای. هاوارد در دهه 1930 میباشد. کانان، آهنگر زادهای است در شمال
بربرستان، متعلق به دورهی زمانی خیالی هایبوریان، که خیلی سریع بزرگ
میشود و ماجراهای قهرمانانه متعددی در مبارزه با دیو و جن و پری و
جادوگران را از سر میگذراند. پس از مرگ هاوارد، نویسندگان دیگر به دفعات
از این شخصیت استفاده کردهاند و در سال 1982 فیلمی هم به نام کانانِ بربر
ساخته شده است. زیست شناسان خوش ذوق، باکتری د. رادیودورانز را به خاطر
مقاومت در برابر وحشتناکترین شرایط زندگی، کانانِ باکتریها میخوانند.
[13] toluene: تولوئن یا متیل بنزن، با فرمول شیمیایی C6H5CH3 و از خانواده
آلکیلها، مایعی است بیرنگ با نقطه انجماد 95.1- و جوش 110.6درجه
سانتیگراد که در ساختار دماسنجهای دمای پایین به کار میرود. تولوئن
همچنین حلال خوبی در شیمی آلی است و به عنوان مواد شمیایی اولیه یا واسطه
در ترکیبات دیگر استفاده میشود. همچنین مصارف انفجاری نیز دارد؛ تولوئن
در سه مرحله در مجاورت اسید نیتریک (غلیظ) واکنش داده و تری نیترو تولوئن
یا TNT را میسازد.
تقطیر قطران زغال سنگ از شیوههای تولید این ماده است. تولوئن معمولترین
آروماتیکها در نفتهای خام است و مانند سایر آروماتیکها از جانشین شدن
مولکولهای پارافینی به جای اتم هیدروژن در حلقه بنزنی نیز به دست میآید.
معمولاً در هوای آزاد فرار است.
[14] Super Conan
[15] Kineococcus radiotolerans: کینئوکاکوس رادیوتولرانس، باکتری هوازی از
نوع کوکوئید (باکتریهای کروی) است، که رنگدانههایی نارنجی احتمالاً از
مشتقات کاروتن تولید میکند. این باکتری اولین بار در سال 2002 توسط فیلیپس
و همکاران، در نمونههایی از زبالههای با تشعشع بالا، در کنار رود ساوانا
در کارولینای جنوبی کشف شد. کلونیهایی متقارن به ابعاد ده میلیمتر، از
کرههایی مجزا به ابعاد 1.5-1 میلیمتر تشکیل میدهد. در محیطهایی با قند
کمتر از بیست درصد و کلرید سدیم کمتر از 5 درصد، و در دمای 41-11 درجهی
سانتیگراد رشد میکند. مقاومتی بسیار بالا در برابر اشعه گامای یونیزه
کننده دارد و شرایط خشک شدگی را هم بسیار خوب تحمل میکند. سیستم دفاع
سلولی و بازسازی درونی این باکتری، با نمونهی بسیار کارآمد باکتری
داینوکاکوس رادیودورانز برابری میکند. مقاومت در برابر خشکی طولانی مدت
کینئوکاکوس رادیوتولرانس، بیشباهت با داینوکاکوس رادیودورانز نیست. ژنی
مشابه ژن کینئوکاکوس، در صحرای موجاوه (1998) و در نمونههای هوای ناحیهی
کارائیب، پس از واقعهی توفان شن در افریقا (2003) مشاهده شده است که نشان
میدهد ریزسازوارههایی مشابه کینئوکاکوس، میتوانند در نواحی خشک و بیآب
هم رشد کنند. به خاطر مقاومت مثال زدنی این باکتری در برابر تشعشع
یونیزهکننده، کینئوکاکوس رادیوتولرانس به طور بالقوه میتواند برای
پاکسازی مواد بیولوژیک مشکلزا در مناطق شدیداً آلوده به تشعشع، مورد
استفاده قرار گیرد. به علاوه، بررسی ساختار ژنتیکی این باکتری و سایر
نمونههای مقاوم در برابر تشعشع (همانند داینوکاکوس رادیودورانز و
روبروباکتر زایلانوفیلوس) میتواند راهگشای تحقیقات ژنتیکی برای بالابردن
توان بقا در محیطهای پر تشعشع، و یافتن سرشاخههای تکاملی مکانیزمهای
طبیعی مقاوم در برابر اشعه و سیستمهای کارآمد درون سلولی ترمیم دی. ان.
ای. باشد.
[16] Savannah River
[17] Carolina
[18] Kryptonite: مادهای خیالی منسوب به سیاره کریپتون، زادگاه سوپرمن.
بقایای انفجار سیارهی کریپتون بود که به صورت بلور یا فلز و در رنگهای
مختلف که از طریق همان تونل فضایی که سوپرمن را به زمین آورد، به زمین رسید
و از این خاصیت برخوردار بود که تواناییهای سوپرمن را از او سلب میکرد و
یا حتا میتوانست باعث مرگ او شود. در مورد خواص دیگر فیزیکی و یا شیمیایی
آن، چیز خاصی گفته نشده است. در دنبالهای که در دهه 80 بر سوپرمن نوشته
شد، ماجرا متفاوت است: کریپتونایت، عنصری رادیواکتیو است که روی زمین فقط
قطعهای به اندازه یک مشت از آن دیده شده، در کریپتون، در اثر یک جنگ، در
پوستهی سیاره تولید شده، اول ساکنین سیاره را به کشتن میدهد و در انتها
باعث انفجار هستهای سیاره میشود. عدد اتمی این عنصر مفروض، 150 است و در
جدول تناوبی عناصر، روی قلهی فرضی پایداری قرار میگیرد. (از لحاظ علمی،
عناصر بعد از اورانیوم با عدد اتمی 92 در جدول تناوبی، همگی ساخته دست بشر و
ناپایدار هستند و با بالارفتن عدد اتمی، ناپایدارتر میشوند. عناصر 102 به
بعد، هرکدام فقط برای ثانیههایی پایدار بودهاند، و عنصر 109 فقط برای
کسری از ثانیه. ولی فرضیهای وجود دارد که بالارفتن عدد اتمی، به ناحیهی
پایدار دیگری خواهیم رسید.)
[19] Washington, Hanford
[20] Antarctica
رابرت سیلوربرگ
Robert Silverberg
مترجمین : محمدرضا قربانی، محمد حاج زمان