اكتشاف 23 نوعًا جديدًا من البكتيريا البحرية.. تؤثر على دورات المحيطات العالمية

تتجول البكتيريا البحرية في محيطاتنا بأعداد مذهلة، حيث تُعتبر بدائيات النوى من بين أكثر أشكال الحياة وفرة على الأرض.

لقد أدرك العلماء منذ فترة طويلة أهمية هذه الميكروبات في إدارة دورات المغذيات في المحيط، بما في ذلك دورات الكربون والنيتروجين والكبريت والفوسفور.

كما تعمل البكتيريا على تنظيم تبادل الأكسجين وثاني أكسيد الكربون بين الماء والهواء، ومع ذلك، حتى مع تقدم التكنولوجيات الجينية، لا تزال العديد من سلالات البكتيريا غير مستكشفة.

تظهر بعض هذه البكتيريا في مناطق معينة فقط، في حين تنتشر أنواع أخرى منها عبر مياه الكوكب.

وقد سلطت الأبحاث الأخيرة الضوء على هذه البكتيريا، مما دفع إلى إجراء المزيد من الأبحاث حول كيفية تأثير قدراتها المتنوعة على النظم البيئية البحرية والعمليات العالمية.

حياة غير عادية تحت السطح

اكتشف العلماء الذين قاموا بفحص مياه البحر من خليج بلانيس في شمال غرب البحر الأبيض المتوسط 26 سلالة بكتيرية جديدة تمثل 23 نوعًا بحريًا جديدًا وستة أجناس مميزة.

تُظهر كل سلالة سمات معينة، والتي تقدم أدلة حول التحولات المحيطية التي تدعم الحياة.

قال إكس. ري فيلاسكو (ICM-CSIC)،” يساعدنا التسلسل الضخم على فهم المجتمعات البكتيرية ككل” .

تم التعرف على هذه الكائنات الحية من خلال تحليل السمات الخلوية والبيانات الجينية، وأكد اكتشافها أن الميكروبات المحيطية تظل مجالاً رئيسياً للبحث.

يمكن أن تفسر ملفاتهم الشخصية غير العادية العمليات الكامنة وراء دوران العناصر الغذائية في البيئات الساحلية، مما يسلط الضوء على كيف يمكن لعينة صغيرة أن تنتج تنوعًا ملحوظًا.

ميزة خليج بلانيس

يضم خليج بلانيس محطة دائمة لأخذ العينات تتيح للباحثين مراقبة الحياة الميكروبية خلال الشتاء والربيع والصيف والخريف.

كما يسمح موقعه الملائم على بعد نصف ميل من الشاطئ في البحر الأبيض المتوسط بجمع البيانات بشكل مستمر على مدار العام.

مراقبة نفس الموقع عبر فصول مختلفة توفر رؤية قيمة للظروف المتغيرة والتحولات الميكروبية.

ففي شهر أكثر دفئًا، على سبيل المثال، قد تزدهر بعض البكتيريا، في حين أن درجات الحرارة الأكثر برودة تصب في صالح أنواع أخرى.

هذا النهج الذي يتم تطبيقه على مدار العام يلتقط التقلبات التي تغفلها الدراسات الأقصر.

وقد أصبح الخليج مركزاً رئيسياً للبحوث المحيطية لأنه يعكس الاختلافات الموجودة في العديد من المياه الساحلية المعتدلة.

البكتيريا البحرية ودورة المغذيات

تتولى الميكروبات البحرية التعامل مع أغلب عمليات التنفس في المحيطات وتعمل كعوامل رئيسية في تحويل المغذيات.

وتُظهِر السلالات الموصوفة حديثًا قدرات مختلفة مرتبطة بتثبيت الكربون، واستقلاب النيتروجين، ومعالجة مركبات الكبريت.

ويبدو أن بعض هذه النباتات ماهرة في التعامل مع المواد العضوية المذابة، وتحويلها إلى جزيئات تستهلكها كائنات حية أخرى.

وتعمل نباتات أخرى على خفض مستويات النيتروجين بطرق من شأنها أن تقلل من تراكم المركبات الضارة.

ومن خلال رسم خرائط لتفاصيل جينوم هذه البكتيريا، كشف الباحثون عن مسارات تسمح لها بإعادة تدوير العناصر الأساسية.

وتحافظ مثل هذه الأنشطة على التوازن البيئي في المناطق الساحلية والمياه المفتوحة وحتى الطبقات العميقة من البحر.

ونشرت الدراسة في مجلة Frontiers in Microbiology.

تأكيد الوصول العالمي

بعد عزل هذه السلالات، قام الباحثون بمقارنة تسلسلات جيناتها بمجموعات البيانات العالمية من مشاريع مثل Tara Oceans.

وتظهر أيضًا العديد من الأنواع التي تم تحديدها حديثًا في المناطق القطبية، والأحزمة شبه الاستوائية، والبحار المعتدلة، مما يشير إلى نجاح بيئي واسع النطاق.

بعض أعضاء فئة Flavobacteriaceae وفيرة بشكل خاص، على الرغم من أن بعض المجموعات توجد بأعداد أقل.

وأظهر تتبع توزيع البكتيريا البحرية، أن هذه البكتيريا تتكيف مع الظروف المتنوعة، سواء بالقرب من السواحل أو بعيداً عن الشاطئ.

فهم كيفية بقائها على قيد الحياة في بيئات مختلفة قد يؤدي إلى اكتشافات حول اتصالات الشبكة الغذائية والقدرة على الصمود في مواجهة الضغوط البيئية، وهذا يؤكد على أهميتها المحتملة في العمليات المحيطية في جميع أنحاء العالم.

تحية إلى رائدات الأعمال

وفي تسمية أنواع البكتيريا البحرية الجديدة، كرم الباحثون العديد من علماء الأحياء الدقيقة الإناث الذين ساهمت إنجازاتهم في تشكيل الطريقة التي نستكشف بها الحياة البحرية اليوم.

كان لدى هؤلاء الأفراد معرفة متقدمة حول كيفية ازدهار الميكروبات في المناطق المالحة والفقيرة بالمغذيات وكيفية استجابتها للتغيرات في درجات الحرارة أو مصادر الكربون المتاحة.

هذا الاختيار يتحدى الاتجاه التاريخي المتمثل في تكريم العلماء الذكور في الغالب.

كما أنه يدعو الأجيال القادمة من الباحثين إلى تقدير مساهمات النساء اللاتي شكلن علم الأحياء الدقيقة الحديث والبناء عليها.

حصلت سلالات أخرى على تسميات مستوحاة من السمات المحلية، وربطتها بالظروف الخاصة لخليج بلانيس والخلفية الثقافية.

تزايد نطاق الاكتشافات الميكروبية

علق جوزيب م. جاسول (ICM)، “على الرغم من أن خليج بلانيس ربما يكون النظام البيئي البحري الساحلي الأكثر دراسة في العالم من وجهة نظر ميكروبيولوجية، إلا أننا لا نزال نكتشف أنواعًا جديدة وجوانب جديدة لبيئته في كل مرة نتوقف فيها للنظر في التفاصيل”.

وعلى الرغم من الاهتمام الذي حظي به خليج بلانيس، لا تزال أشكال جديدة من الحياة البحرية تُكتشف.

ويخطط العلماء للتحقيق في هذه الأنواع غير العادية في ظل ظروف معملية متنوعة، حيث سيتم اختبارها لتحديد قدرتها على استخدام مصادر الطاقة البديلة أو البقاء على قيد الحياة في ظل ظروف قاسية.

وقد يوضح هذا كيفية استجابة مجتمعات المحيطات لتحولات المناخ، أو أحداث التلوث، أو التغيرات في توافر العناصر الغذائية.

تظل زراعة البكتيريا المتنوعة ضرورية لتحسين التجارب المعملية على عملية التمثيل الغذائي لها وتفاعلاتها ومساراتها التطورية.

ومن خلال الربط بين الأساليب القائمة على الزراعة وتسلسل الحمض النووي على نطاق واسع، يمكن للباحثين معرفة المزيد عن الكيفية التي تساعد بها هذه الكائنات الحية في تنظيم الظروف في عمود الماء.

تشير النتائج التي تم التوصل إليها من خليج بلانيس إلى أنه لا نهاية للتعقيد الخفي الذي تتسم به الميكروبات البحرية.

ودراستها لا توسع نطاق فهمنا للحياة المجهرية فحسب، بل قد تؤدي أيضاً إلى تقديم أدلة حول استجابة المحيط للتغيرات البيئية المستمرة.

ومع تحسن عملية جمع البيانات، تتحسن أيضًا فرصة التنبؤ بكيفية تعامل الموائل البحرية مع تحديات الغد.

مستقبل أبحاث البكتيريا البحرية

وتحمل هذه الاكتشافات الجديدة أهمية عملية، فقد تنتج بعض السلالات إنزيمات تعمل على تفتيت الملوثات أو إعادة تدوير العناصر الغذائية بطرق تحافظ على الحياة البحرية.

يمكن للصناعات المعتمدة على المحيطات الاستفادة من خصائصها لتحقيق تربية الأحياء المائية المستدامة وإدارة الموارد.

وسوف يؤدي العمل في مناطق مختلفة إلى اكتشاف المزيد من البكتيريا، وتحسين فهمنا لكيفية الحفاظ على الموائل تحت الماء في جميع أنحاء العالم.