رحلة علمية كشف عام 2016 عن موطن تحت الأرض تم فيه العثور على ميكروبات تعيش في درجات حرارة قريبة من 250 درجة فهرنهايت. الآن أ تكشف دراسة متابعة كيف يتمكن هذا المجتمع الميكروبي الرائع من التغلب على الحرارة.
قال باحثون إن معدلات الأيض المرتفعة تجعل الحياة ممكنة للكائنات الحية الدقيقة التي تعيش في رواسب مدفونة في أعماق قاع البحر. للبحث نشرت في Nature Communication. ألقت الدراسة ، التي قادتها عالمة الأحياء المائية البحرية تينا تريود من جامعة كاليفورنيا ، لوس أنجلوس ، ضوءًا جديدًا على الميكروبات الجوفية ، مما يدل على أن بعضها نشط بشكل مدهش وقادر على الازدهار في ظروف عميقة ودافئة.
“لقد وجدنا دائمًا أن الميكروبات في المحيط الحيوي العميق هي مجتمع بطيء الحركة للغاية يقضم ببطء في آخر بقايا مواد عضوية مدفونة عمرها ملايين السنين. لكن المحيط الحيوي العميق مليء بالمفاجآت ،قال بو باركر يورجنسن ، عالم الأحياء الدقيقة في جامعة آرهوس في الدنمارك في بيان صحفي من جامعة كاليفورنيا. “إن العثور على حياة مزدهرة بمعدلات أيضية عالية في درجات الحرارة المرتفعة هذه في قاع البحار العميقة يغذي خيالنا حول كيفية تطور الحياة أو البقاء على قيد الحياة في بيئات مماثلة على أجسام كوكبية خارج الأرض.”
في رسالة بالبريد الإلكتروني ، قالت فيرجينيا إدجكومب ، عالمة الجيولوجيا في معهد وودز هول لعلوم المحيطات والتي لم تشارك في الدراسة الجديدة ، إنها كانت متحمسة بشأن كما يوضح أنه “لا يمكننا افتراض أن الأنشطة الميكروبية غير ذات أهمية لمجرد العمق تحت قاع البحر أو درجات الحرارة القصوى” ، لا سيما عند “توفر مصادر كافية من الكربون والطاقة”.
في هذه الحالة ، تم العثور على المصادر الضرورية للكربون والطاقة في منطقة الاندساس Nankai Trough قبالة سواحل اليابان. قبل سبع سنوات ، قامت بعثة علمية بقيادة نفس الفريق بحفر 3930 قدم (1200 متر) تحت قاع البحر ، لإحضار عينات من الرواسب البحرية وأدلة على الميكروبات شديدة الحساسية. أنهم فعل ذلك لدراسة حد درجة حرارة المحيط الحيوي العميق تحت الماء ومدى إمكانية إقامة الحياة في هذا الموطن المتطرف. بشكل لا يصدق ، هم تجد مجتمع صغير من الميكروبات التي بدا أنها تزدهر على الرغم من وصول درجات الحرارة إلى 250 درجة فهرنهايت (120 درجة مئوية). لم يكن واضحًا تمامًا للباحثين كيف كان هذا ممكنًا ، مما دفع إلى مزيد من الدراسة.
بالنسبة للتحقيق الجديد ، أجرى Treude وزملاؤه تجارب تعقب إشعاعي لقياس معدلات التمثيل الغذائي للميكروبات ، وهو ما فعلوه في ظل ظروف شديدة التعقيم لتجنب التلوث. لم يكن من السهل، بالنظر إلى الكثافة السكانية المنخفضة للميكروبات ؛ أقل من 500 خلية كانت موجودة في كل سنتيمتر مكعب من الرواسب. كما قام الفريق بترتيبات خاصة لـمن المؤكد أن معدلات التمثيل الغذائي التي لوحظت في المختبر كانت نفسها في البيئة الطبيعية للميكروبات.
أدى هذا العمل إلى اكتشاف التمثيل الغذائي السريع للكائنات الحية الدقيقة ، والتي ، وفقًا للباحثين ، تسمح لها بالبقاء على قيد الحياة في مثل هذه الظروف القاسية.. يرى العلماء أن ارتفاع معدلات التمثيل الغذائي أمر ضروري ، السماح للميكروبات بإصلاح الخلايا التالفة بالحرارة.
قال Treude: “الطاقة المطلوبة لإصلاح الضرر الحراري للمكونات الخلوية تزداد بشكل حاد مع درجة الحرارة ، ومن المحتمل أن تكون معظم هذه الطاقة مطلوبة لمواجهة التغيير المستمر في الأحماض الأمينية وفقدان وظيفة البروتين”.
في نفس الوقت الميكروبات يتمتعون بإمكانية وصول كبيرة إلى العناصر الغذائية التي يتم توفيرها عن طريق تسخين المواد العضوية ، وخاصة الهيدروجين والأسيتات من المياه المتدفقة عبر البيئة البحرية الرواسب.
قال إيدجكومب إن الملاحظات الجديدة “قد تبدو غير منطقية بالنسبة للكثيرين ، أي أن الخلايا التي تعيش بالقرب من الحدود الحرارية للحياة هناك ، وعميقة جدًا تحت قاع البحر ، حيث نتوقع أن تعيش بصعوبة ، هي في الواقع نشطة للغاية”. معدل النشاط لسبب مثير للاهتمام للغاية: “لتكون قادرة على توفير طاقة كافية لإصلاح الضرر الذي لحق بالخلايا الحرارية حتى تتمكن من البقاء على قيد الحياة” ، أضافت.
في رسالة بالبريد الإلكتروني ، قالت جينيفر بيدل ، الأستاذة المساعدة في جامعة ديلاوير والتي لا تنتمي إلى الأبحاث ، إن العمل الجديد “يبدو جيدًا” و “مُثنى جيدًا”. عمل موجود مسبقًا تظهر التغيرات في المجتمعات الميكروبية وزيادة انقسام الخلاياأيون مع زيادة درجة حرارة الرواسب. إحدى الحجج المقدمة في الورقة الجديدة هي أن الخلايا تبدأ فقط بمجرد دفنها بالفعل – وهو اكتشاف يرتبط بالأحدث للبحث شارك في تأليفه بيدل موضحًا أنه “بمجرد أن تجد الخلايا” مكانها السعيد “في الطابق السفلي ، يكون لديها الكثير من القوة للنمو” ، على حد قولها..
حدقال بيدل وصف الباحثون النشاط الجرثومي حبوب ذرة لم يسمي أو يحدد الميكروبات المعنية. قالت “سيكون من الجيد معرفة من هناك ، حتى نتمكن من تقدير مدى سرعتها بشكل أفضل “، مضيفًا أنه سيكون من الجيد أيضًا” تنمية بعض هذه الخطوط تحت الأرض لاختبار نطاقاتها الحرارية وكيف يمكن أن تتكيف مع هذه البيئة. ”
ومن المثير للاهتمام أن هذه الميكروبات الموجودة تحت الماء تقترب من الحدود الحرارية للحياة كما نعرفها ، لكن بعض العلماء يعتقدون أن الميكروبات قد للبقاء على قيد الحياة حتى في البيئات الأكثر دفئًا. يبدو أننا يجب أن نحفر أعمق قليلاً في المرة القادمة ، لأن الأمر أكثر تطرفًا ربما لا تزال الميكروبات تنتظر من يتم العثور عليها.
التالية: تعود الميكروبات القديمة إلى الحياة بعد 100 مليون سنة تحت قاع البحر.
