الفيروسات الميكروبية تساهم في تغير المناخ ولعب دور رئيسي في تدوير غاز الميثان

اكتشف العلماء في دراسة جديدة، أن الفيروسات التي تصيب الميكروبات تساهم في تغير المناخ من خلال لعب دور رئيسي في تدوير غاز الميثان، وهو أحد غازات الدفيئة القوية، عبر البيئة.

ساعدت الفيروسات في تعزيز جميع العمليات البيئية والجيوكيميائية الحيوية والتطورية على الأرض، لكن العلماء بدأوا في استكشاف روابطها بتغير المناخ فقط مؤخرًا نسبيًا، على سبيل المثال، يعد الميثان ثاني أكبر محرك لانبعاثات الغازات الدفيئة بعد ثاني أكسيد الكربون، ولكنه ينتج إلى حد كبير عن طريق كائنات وحيدة الخلية تسمى العتائق.

من خلال تحليل ما يقرب من 1000 مجموعة من بيانات الحمض النووي الميتاجينومي من 15 موطنًا مختلفًا، بدءًا من البحيرات المختلفة إلى داخل معدة البقرة، وجد الباحثون أن الفيروسات الميكروبية تحمل عناصر وراثية خاصة للتحكم في عمليات الميثان، تسمى الجينات الأيضية المساعدة (AMGs)، اعتمادًا على المكان الذي تعيش فيه الكائنات الحية، يمكن أن يختلف عدد هذه الجينات، مما يشير إلى أن التأثير المحتمل للفيروسات على البيئة يختلف أيضًا بناءً على موطنها.

كيفية تفاعل الميثان وتحركه داخل النظم البيئية

وقال تشي بينج تشونج، المؤلف الرئيسي للدراسة والباحث المشارك في مركز بيرد بولار وأبحاث المناخ بجامعة ولاية أوهايو، إن هذا الاكتشاف يضيف قطعة حيوية لفهم أفضل لكيفية تفاعل الميثان وتحركه داخل النظم البيئية المختلفة .

وقال تشونج، وهو أيضا عالم ميكروبيولوجي يدرس بحثه كيفية تطور الميكروبات في بيئات متنوعة: “من المهم أن نفهم كيف تحرك الكائنات الحية الدقيقة عمليات الميثان”، ” تمت دراسة المساهمات الميكروبية في عمليات استقلاب الميثان لعقود من الزمن، لكن الأبحاث في المجال الفيروسي لا تزال غير مدروسة إلى حد كبير ونريد معرفة المزيد.”

ونشرت الدراسة في مجلة Nature Communications، وقال ماثيو سوليفان ، المؤلف المشارك للدراسة وأستاذ علم الأحياء الدقيقة في مركز علوم الميكروبيوم في ولاية أوهايو: “الفيروسات هي الكيان البيولوجي الأكثر وفرة على وجه الأرض” ، ” قمنا بتوسيع ما نعرفه عن تأثيراتها عن طريق إضافة جينات دورة الميثان إلى القائمة الطويلة من الجينات الأيضية المشفرة بالفيروسات، سعى فريقنا إلى الإجابة على مقدار فيروسات “الأيض الميكروبي” التي تتلاعب فعليًا أثناء العدوى.”

عقد من الزمن في جمع وتحليل عينات الحمض النووي الميكروبية

وقال تشونج، إنه على الرغم من أن الدور الحيوي الذي تلعبه الميكروبات في تسريع ظاهرة الاحتباس الحراري أصبح معروفًا الآن جيدًا، إلا أنه لا يُعرف سوى القليل عن كيفية تأثير الجينات المرتبطة باستقلاب الميثان والمشفرة بواسطة الفيروسات التي تصيب هذه الميكروبات على إنتاج الميثان.

حل هذا اللغز هو ما دفع تشونج وزملائه إلى قضاء ما يقرب من عقد من الزمن في جمع وتحليل عينات الحمض النووي الميكروبية والفيروسية من الخزانات الميكروبية الفريدة.

ومن أهم الأماكن التي اختارها الفريق للدراسة هي بحيرة فرانا، وهي جزء من محمية طبيعية في كرواتيا، داخل رواسب البحيرة الغنية بالميثان، وجد الباحثون وفرة من الجينات الميكروبية التي تؤثر على إنتاج الميثان والأكسدة.

بالإضافة إلى ذلك، اكتشفوا مجتمعات فيروسية متنوعة، واكتشفوا 13 نوعًا من AMGs التي تساعد في تنظيم عملية التمثيل الغذائي لمضيفه، على الرغم من ذلك، لا يوجد أي دليل على أن هذه الفيروسات تشفر بشكل مباشر جينات استقلاب الميثان بنفسها، مما يشير إلى أن التأثير المحتمل للفيروسات على دورة الميثان يختلف حسب موطنها، كما قال تشونغ.

العلاقة المعقدة بين الفيروسات والكائنات الحية والبيئة

بشكل عام، كشفت الدراسة، أن عددًا أكبر من استقلاب الميثان AMGs من المرجح أن يتم العثور عليه داخل البيئات المرتبطة بالمضيف مثل داخل معدة البقرة، في حين تم العثور على عدد أقل من هذه الجينات في الموائل البيئية، مثل رواسب البحيرة.

وبما أن الأبقار والماشية الأخرى مسؤولة أيضًا عن توليد حوالي 40% من انبعاثات غاز الميثان العالمية، فإن عملهم يشير إلى أن العلاقة المعقدة بين الفيروسات والكائنات الحية والبيئة ككل قد تكون مرتبطة معًا بشكل أكثر تعقيدًا مما كان يعتقده العلماء في السابق.

وقال تشونج: “تشير هذه النتائج إلى أن التأثيرات العالمية الناجمة عن الفيروسات يتم الاستهانة بها، وتستحق المزيد من الاهتمام”.

على الرغم من أنه من غير الواضح ما إذا كانت الأنشطة البشرية قد أثرت على تطور هذه الفيروسات، يتوقع الفريق أن تؤدي الأفكار الجديدة المستمدة من هذا العمل إلى زيادة الوعي حول قوة العوامل المعدية التي تسكن جميع أشكال الحياة على الأرض.

ومع ذلك، لمواصلة تعلم المزيد عن الآليات الداخلية لهذه الفيروسات، ستكون هناك حاجة إلى مزيد من التجارب لفهم المزيد عن مساهماتها في دورة الميثان على الأرض، كما قال تشونج، خاصة وأن العلماء يعملون على إيجاد طرق للتخفيف من انبعاث الميثان الناتج عن الميكروبات.

وقال “هذا العمل هو خطوة بداية لفهم التأثيرات الفيروسية لتغير المناخ”، “لا يزال لدينا الكثير لنتعلمه.”