اكتشاف نوع جديد من الميكروبات في التربة العميقة للأرض “المنطقة الحرجة”
ما يحدث في المنطقة الحرجة للأرض يُساعد في تنظيم وتنقية المياه وتكوين التربة ودورة المغذيات
تعيش الميكروبات حولنا، لكن بعض أهمها يختبئ تحت أقدامنا. إنها جزء من عالم يلعب دورًا حاسمًا في الحفاظ على صحة أنظمتنا البيئية.
كشفت دراسة حديثة أن مجموعة من الميكروبات غير معروفة من قبل تزدهر في هذه التربة العميقة – وهي تساعد بهدوء في تنظيف المياه التي تصبح مصدر شربنا.
نُشرت الدراسة كاملة في مجلة وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم .
يقوم الباحثون في جامعة ولاية ميشيجان باستكشاف أحد أقل أجزاء كوكبنا فهماً – وهي منطقة واسعة تحت الأرض تدعم الحياة بهدوء فوقها.
ما يحدث في هذه المنطقة، المعروفة باسم “المنطقة الحرجة للأرض”، يُساعد في تنظيم عمليات أساسية مثل تنقية المياه، وتكوين التربة، ودورة المغذيات. ورغم أهميتها، لا يزال العلماء لا يعرفون عنها إلا القليل، وخاصةً في أعمق مستوياتها.
ما هي المنطقة الحرجة للأرض؟
وأوضح جيمس تيدج، الخبير العالمي في علم الأحياء الدقيقة من جامعة ولاية ميشيغان، أن “المنطقة الحرجة تمتد من قمم الأشجار إلى أسفل التربة إلى أعماق تصل إلى 700 قدم”.
وقال تيدجي: “تدعم هذه المنطقة معظم أشكال الحياة على الكوكب لأنها تنظم العمليات الأساسية مثل تكوين التربة ودورة المياه ودورة المغذيات، والتي تعد حيوية لإنتاج الغذاء وجودة المياه وصحة النظام البيئي”.
“وعلى الرغم من أهميتها، فإن المنطقة الحرجة العميقة تشكل حدودًا جديدة لأنها جزء كبير من الأرض غير مستكشف نسبيًا.”
ومن خلال تحليل عينات التربة العميقة من ولاية أيوا والصين – وهما مكانان معروفان بتربتهما الغنية والعميقة – اكتشف الفريق شيئًا غير عادي: شعبة جديدة بالكامل من الميكروبات، أطلقوا عليها اسم CSP1-3.
الشعبة هي فئة رئيسية في التصنيف البيولوجي، لذا فهي ليست مجرد نوع أو سلالة جديدة – إنها فرع مختلف تمامًا من الحياة الميكروبية .
اختار الفريق ولايتي آيوا والصين لمعرفة ما إذا كانت هذه الميكروبات منتشرة على نطاق واسع أم مقتصرة على مناطق محددة. وتشير نتائجهم إلى أن CSP1-3 قد يكون أكثر انتشارًا مما كان يُعتقد.
تاريخ الميكروبات الجديدة
استخرج الباحثون الحمض النووي من هذه الترب العميقة، وتتبعوا المسار التطوري لـ CSP1-3. وتبين أن لهذه الميكروبات تاريخًا طويلًا.
عاش أسلافهم في بيئات مائية، بما في ذلك موائل المياه العذبة والينابيع الساخنة، منذ ملايين السنين. ومع مرور الوقت، تكيفوا مع الحياة في التربة، وانتقلوا أولاً إلى الطبقات السطحية، ثم إلى مناطق أعمق.
ولكن ربما كان الاكتشاف الأكثر إثارة للدهشة ليس مجرد وجود هذه الكائنات الحية، بل إنها تزدهر.
قال تيدجي: “يظن معظم الناس أن هذه الكائنات الحية أشبه بالأبواغ أو أنها خاملة. لكن إحدى أهم نتائجنا التي توصلنا إليها من خلال فحص حمضها النووي هي أن هذه الميكروبات نشطة وتنمو ببطء”.
ليست هذه الميكروبات نشطة فحسب، بل هي مهيمنة أيضًا. في بعض العينات، شكّلت CSP1-3 أكثر من نصف المجتمع الميكروبي، وهو أمر نادر في النظم البيئية للتربة.
وأضاف تيدجي: “أعتقد أن هذا حدث لأن التربة العميقة تشكل بيئة مختلفة تمامًا، وقد تطورت هذه المجموعة من الكائنات الحية على مدى فترة طويلة من الزمن للتكيف مع بيئة التربة الفقيرة هذه”.
كيف تساعد الميكروبات في تنقية المياه
التربة ليست مجرد تراب، بل هي أكبر مرشح للمياه على وجه الأرض.
عندما تنتقل مياه الأمطار إلى أسفل طبقات التربة، يتم تنظيفها من خلال مجموعة من العمليات الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية.
في حين أن التربة السطحية تقوم بجزء من المهمة، فإن الكثير من تنقية المياه يحدث في الواقع في عمق أكبر – وهنا يأتي دور CSP1-3.
تُظهر هذه الصورة المنطقة الحرجة للأرض، التي تمتد من قمم الأشجار نزولاً عبر التربة إلى أعماق تصل إلى 700 قدم، وتُظهر الميكروبات التي تعيش في هذه المنطقة. تدعم هذه المنطقة معظم أشكال الحياة على الكوكب، إذ تُنظم عمليات أساسية مثل تكوين التربة، ودورة المياه، ودورة المغذيات، وهي عمليات حيوية لإنتاج الغذاء، وجودة المياه، وصحة النظام البيئي.
قال تيدجي: “إن CSP1-3 هي الكائنات الزبالة التي تنظف ما تسرب عبر الطبقة السطحية من التربة. لديها مهمة تؤديها”.
تتغذى هذه الميكروبات على الكربون والنيتروجين المتبقيين من التربة السطحية. وبذلك، تُسهم في تنقية المياه الجوفية قبل وصولها إلى طبقات المياه الجوفية التي تُغذي مياه الشرب لدينا .
ما يخطط العلماء للقيام به بعد ذلك
الخطوة التالية لفريق البحث هي تنمية CSP1-3 في المختبر. تُعدّ زراعة ميكروبات التربة العميقة في المختبر أمرًا بالغ الصعوبة نظرًا لصعوبة استنساخ بيئتها الأصلية. ومع ذلك، فإن الباحثين متفائلون.
مع العلم أن أسلاف CSP1-3 عاشوا ذات يوم في الينابيع الساخنة، فإنهم يجرون تجارب على ظروف درجات الحرارة العالية لتشجيع النمو.
وعلق تيدجي قائلاً: “إن فسيولوجيا CSP1-3، والتي تعتمد على الكيمياء الحيوية الخاصة بها، مختلفة، لذلك قد يكون هناك بعض الجينات المثيرة للاهتمام ذات القيمة لأغراض أخرى”، “على سبيل المثال، نحن لا نعرف قدراتهم على استقلاب الملوثات الصعبة، وإذا تمكنا من تعلم ذلك، يمكننا المساعدة في حل واحدة من أكثر مشاكل الأرض إلحاحًا.”
كما قال ليوناردو دافنشي ذات مرة: “معرفتنا بحركة الأجرام السماوية تفوق معرفتنا بالتربة تحت أقدامنا”، ومع اكتشافات كهذه، بدأنا نغير هذا الواقع، طبقةً تلو الأخرى.
