لا يرتدي جميع الأبطال الخارقين أردية. بإمكانه تحمل البرد القارس، والأحماض، والجفاف، تتحمل الجرثومة Deinococcus radiodurans جرعات من الإشعاع تقتل الإنسان عشرات الآلاف من المرات، مما أكسبها لقب “كونان البكتيريا” نسبة إلى شخصية الخيال النابض بالحركة الشجاعة.

يكمن سر قوة كونان المصغر في مجموعة متنوعة من مضادات الأكسدة القوية للغاية التي تزيل فوضى الجذور الحرة قبل أن تتمكن من إتلاف البروتينات الحيوية لعملية إصلاح الخلية.

لفهم أفضل لكيفية قيام هذه المواد بتوفير الحماية، قام باحثون من جامعة نورث وسترن وجامعة الخدمات الموحدة (USU) في الولايات المتحدة بإجراء دراسة مفصلة للكيمياء المستخدمة.

”

تُناقض نتائجهم الافتراضات السابقة حول كيفية تعامل هذه البكتيريا الضخمة مع انفجارات الإشعاع بصمود لا يتزعزع يشبه صمود المحارب الذي سُميت باسمه.

يُحدث الإشعاع ضرراً من خلال زيادة تحميل الروابط في آلياتنا البيولوجية، مما يتسبب في انهيارها. وتوقعاً لذلك، تمتلك معظم الكائنات الحية آليات إصلاح فعالة تتدخل لإصلاح الضرر في أهم الأنظمة، مثل المواد الوراثية.

عند تعرض الخلايا لكمية كافية من الطاقة المؤينة، أو عند تعرضها لضغوط ناتجة عن عمليات مثل الجفاف، فإنها تملأ بسرعة بنوع سام من جزيئات الأكسجين الناتجة عن الدمار الكيميائي والعمليات الأيضية الأخرى. وإذا لم يتم معالجة ذلك بسرعة، فإن هذه “الجذور الفائقة الأكسدة” ستقضي بسرعة على أي آليات إصلاح وتسمح بتراكم الضرر.

مثل العديد من الكائنات الحية، طورت D. radiodurans سياسة تأمين ضد هذا الضرر الناتج عن الأكسجين، على شكل مزيج من مضادات الأكسدة. بعضها يعتمد على عنصر المنغنيز، والذي عند اقترانه بمجموعة متنوعة من المواد الأخرى – مثل الفوسفات – يخفف من ضغط الأكسجين الهائج بكفاءة ملحوظة.

أشارت الدراسات السابقة إلى أن الببتيد المعزز بالمنجنيز والفوسفات، والذي يُطلق عليه اسم MDP، يُعد مكونًا محتملًا آخر في هذه الدرع الواقية، مما أدى إلى تصميم مركبات جديدة تحافظ على أشكال بروتينات المستضد المميزة في اللقاحات التي تتطلب التعقيم بالأشعة غاما.

وبينما يُظهر MDP الخاص بـ *D. radiodurans* فعالية واضحة بالنسبة للميكروب ومطوري اللقاحات، إلا أن قوة عمله البطولي تعتمد على بعض الافتراضات.

للاختبار هذه المركبات، قاد الكيميائي براين هوفمان من جامعة نورثويسترن وأخصائي علم الأمراض مايكل دالي من جامعة ولاية يوتا فريقًا من العلماء لقياس نشاط مكونات MDP، واختبار مدى قوة ارتباط كل منها في وجود أجزاء أخرى من التركيب، وكيف تتراكم المواد في جسم الميكروب للتغلب على الضرر.

وقد أثبتوا أن التركيب الثلاثي المكون من المنغنيز والفوسفات والبيبتيد يفوق بكثير أي زوج من المكونات الأخرى.

“لطالما عرفنا أن أيونات المنغنيز والفوسفات معًا يشكلان مضاد أكسدة قويًا، لكن اكتشاف وفهم الفاعلية “السحرية” التي يوفرها إضافة المكون الثالث يمثل إنجازًا،” يقول هوفمان.

“وقد قدمت هذه الدراسة مفتاح فهم سبب كون هذا المزيج واقيًا قويًا – وواعدًا – من الإشعاع.”

في دراسة نُشرت عام 2022، وجد هوفمان ودالي أن عينات مجففة ومجمدة من D. radiodurans يمكن إحياؤها بعد نقعها في 140,000 جراي من الإشعاع. بالمقارنة، يكفي عدد قليل جداً من الجراي لقتل معظم البشر.

قد تكشف الأبحاث المستقبلية إمكانية تعديل المواد القائمة على المنجنيز بشكل أكبر لمنحنا قوة كونان، أو ببساطة استخدامها في تطبيقات أخرى تحافظ على الأطعمة أو الأدوية لتحمل ضغوط رحلة إلى المريخ وما بعده.

يقول دالي: “إن هذا الفهم الجديد لـ MDP قد يؤدي إلى تطوير مضادات أكسدة أكثر فعالية قائمة على المنجنيز لتطبيقات في الرعاية الصحية والصناعة والدفاع واستكشاف الفضاء”، يقول.

نُشر هذا البحث في PNAS.