كتب – باسل يوسف:
ما هي الميكروبات التي تزدهر تحتنا في الظلام – داخل مناجم الذهب والخزانات الجوفية والآبار العميقة في قاع البحر – وكيف تقارن بالميكروبات التي تغطي سطح الأرض، على الأرض والبحر؟
أول دراسة عالمية تتناول هذا السؤال، أجريت في المختبر البيولوجي البحري (MBL) في وودز هول، وكشفت عن تنوع ميكروبي مذهل في بعض البيئات تحت السطحية – في أعماق تصل إلى 491 مترًا تحت قاع البحر و4375 مترًا تحت الأرض.
يسلط هذا الاكتشاف الضوء على خزانات هائلة غير مستغلة من التنوع الميكروبي تحت السطح، ما يوفر إمكانية التنقيب البيولوجي عن مركبات وأدوية جديدة، وتعزيز فهمنا لكيفية تكيف الخلايا مع البيئات منخفضة الطاقة، وإلقاء الضوء على البحث عن حياة خارج كوكب الأرض. ونُشرت الدراسة في مجلة Science Advances بقيادة العالم المشارك في مختبر MBL إميل راف.
يقول راف: “من المفترض عمومًا أنه كلما تعمقت تحت سطح الأرض، كلما قلت الطاقة المتاحة، وانخفض عدد الخلايا التي يمكن أن تبقى على قيد الحياة. في حين أن المزيد من الطاقة الموجودة، تساهم في توليد المزيد من التنوع والحفاظ عليه – كما هو الحال في الغابات الاستوائية أو الشعاب المرجانية، حيث يوجد الكثير من الشمس والدفء.
يصيف “في بعض البيئات تحت السطحية، يمكن للتنوع أن ينافس بسهولة، إن لم يكن يتجاوز، التنوع على السطح. وهذا ينطبق بشكل خاص على البيئات البحرية والميكروبات في مجال الأركيا”.
الدراسة الشاملة، التي استغرقت 8 سنوات، هي أيضًا واحدة من أولى الدراسات التي قارنت بين العوالم البحرية والبرية من حيث التنوع الميكروبي وتكوين المجتمع.
يقول راف: “انظر إلى النباتات والحيوانات – قليل منها متكيف مع العوالم البحرية والبرية. سيكون أحد الاستثناءات سمك السلمون. والسؤال المثير للاهتمام هو ما إذا كان هذا صحيحًا بالنسبة للميكروبات أيضًا؟”
نعم، تختلف الميكروبات البحرية والبرية اختلافًا كبيرًا في التركيب، في حين أن مستوى تنوعها متشابه.
يقول راف: “يبدو أن هذا مبدأ بيئي عالمي. هناك انقسام واضح للغاية بين أشكال الحياة في العوالم البحرية والبرية، ليس فقط على السطح، ولكن أيضًا في باطن الأرض. الضغوط الانتقائية مختلفة جدًا على الأرض وفي البحر، وهي تختار كائنات حية مختلفة تجد صعوبة في العيش في كلا العوالم”.
الحياة في العالم العميق المظلم
يقول راف: “كانت المرة الأولى التي أدرك فيها العلماء على نطاق واسع وجود خزان ضخم من الميكروبات تحت أقدامنا مباشرة، على عمق كيلومترات في الصخور وتحت قاع البحر، في منتصف التسعينيات”. يقدر العلماء الآن أن ما بين 50 إلى 80% من الخلايا الميكروبية على الأرض تعيش في باطن الأرض، حيث يكون توفر الطاقة أقل بكثير من السطح المضاء بأشعة الشمس.
بفضل هذه الدراسة، يمكننا الآن أن ندرك أيضًا أن نصف التنوع الميكروبي على الأرض موجود في باطن الأرض”. “ومن المثير للاهتمام أنه في هذه البيئات منخفضة الطاقة، يبدو أن الحياة تتباطأ، وأحيانًا إلى الحد الأدنى المطلق. استنادًا إلى التقديرات، تنقسم بعض الخلايا تحت السطح بمعدل مرة واحدة كل 1000 عام. لذا، فإن هذه الميكروبات لها أطر زمنية مختلفة تمامًا للحياة، ويمكننا أن نتعلم منها شيئًا عن الشيخوخة”.
يقول راف إنه من أجل البقاء في باطن الأرض، “من المنطقي أن تتكيف تطوريًا لتقليل متطلبات الطاقة وتحسين كل جزء من عملية التمثيل الغذائي ليكون موفرًا للطاقة قدر الإمكان.. ويمكننا أيضًا أن نتعلم من ذلك: كيف نكون أكثر كفاءة عندما نعمل مع لا شيء تقريبًا”.
يقول راف إنه إذا كان المريخ أو الكواكب الأخرى تحتوي على مياه سائلة في مرحلة ما من تاريخها – وهناك أدلة على ذلك على المريخ – فإن النظم البيئية الصخرية على بعد 3 كيلومترات تحت سطحه ستبدو مشابهة جدًا لتلك الموجودة على الأرض. “ستكون الطاقة منخفضة جدًا؛ وستكون أوقات أجيال الكائنات الحية طويلة جدًا. يمكن أن يكون فهم الحياة العميقة على الأرض نموذجًا لاكتشاف ما إذا كانت هناك حياة على المريخ، وما إذا كانت قد نجت”.
المصدر: scitechdaily
