فيروسات العصر الجليدي تحمل أدلة على مناخ الأرض في الماضي والمستقبل

تحتوي الفيروسات المحفوظة في الأنهار الجليدية على أدلة قيمة حول التغيرات المناخية والبيئية القديمة للأرض.

وبينما يواجه العالم عواقب تغير المناخ، فإن النظر إلى هذه الآثار الفيروسية القديمة يمكن أن يساعدنا في فهم التفاعلات المعقدة بين الحياة والبيئة على مدى آلاف السنين.

في قلب الأنهار الجليدية الباردة، توفر الفيروسات القديمة لمحة عن قصص ماضي الأرض، في انتظار التفسير.

الفيروسات ككبسولات زمنية

على ارتفاع يزيد عن 20 ألف قدم، يضم نهر جوليا الجليدي في أقصى شمال غرب هضبة التبت مخزناً هائلاً للتاريخ المناخي لكوكبنا.

ومن هنا، استخرج العلماء عينات من الجليد، والتي تعمل ككبسولات زمنية تسجل الظروف المناخية السابقة.

ومن خلال تحليل هذه العينات الجليدية، أعاد علماء الأحياء الدقيقة بناء قطع من الحمض النووي للفيروسات، وحددوا ما يقرب من 1700 نوع فيروسي، حوالي ثلاثة أرباعها لم تكن معروفة من قبل للعلم.

هذه الفيروسات ما قبل التاريخ، بدلاً من أن تشكل تهديداً صحياً للإنسان، فإنها توفر نظرة ثاقبة حول قدرة الكائنات الحية على البقاء في ظل ظروف قاسية.

قال تشي بينج تشونج، المؤلف الرئيسي للدراسة والباحث المشارك في مركز بيرد لأبحاث القطب الشمالي والمناخ في جامعة ولاية أوهايو: “قبل هذا العمل، ظلت كيفية ارتباط الفيروسات بالتغيرات واسعة النطاق في مناخ الأرض غير مدروسة إلى حد كبير”.

نُشرت الدراسة في مجلة Nature Geoscience .

تكيفت الفيروسات من أجل البقاء، مما أثر على استراتيجيات بقاء مضيفيها، وألقى الضوء على التفاعل بين الحياة والمناخ عبر التاريخ.

السلوك الفيروسي أثناء التحولات المناخية

وقد أدت التأثيرات المتزايدة للاحتباس الحراري العالمي إلى تضخيم الحاجة الملحة إلى جمع هذه الأنوية الجليدية قبل اختفائها، مما يزيد من قيمتها العلمية.

على سبيل المثال، قدمت عينات الجليد التي تم فحصها في الدراسة لقطات واضحة للسلوك الفيروسي أثناء ثلاثة تحولات رئيسية من البرد إلى الدفء في آخر 41 ألف سنة.

وأشار تشونج إلى أن “الجليد ثمين للغاية، وغالبًا ما لا نمتلك الكميات الكبيرة من المواد المطلوبة لأبحاث الفيروسات والميكروبات”.

ومن بين الأنواع المختلفة من الفيروسات الجديدة التي تم الإبلاغ عنها، يعود تاريخ المجتمع الفيروسي الأكثر تفردًا إلى حوالي 11500 عام، أثناء الانتقال من المرحلة الجليدية الأخيرة الباردة إلى العصر الهولوسيني الدافئ.

ويشير هذا إلى أن التحولات في درجات الحرارة العالمية أدت إلى تحفيز الاستجابات الميكروبية. ويحذر تشونج من أنه من المبكر للغاية الجزم بذلك، رغم أن النتائج تشير على الأقل إلى الصلة المحتملة بين الفيروسات وتغير المناخ.

رقصة الفيروسات والمناخ

وباستخدام تقنيات التسلسل المتقدمة لإلقاء نظرة عن كثب على توقيعاتها الجينية، وجد الفريق أنه في حين كانت معظم الفيروسات خاصة بنهر جوليا الجليدي، فإن حوالي ربعها تشترك في سمات مع كائنات حية من أجزاء أخرى من العالم.

وأضاف تشونج “هذا يعني أن بعضها ربما تم نقله من مناطق مثل الشرق الأوسط أو حتى القطب الشمالي”.

فهم تطور الفيروسات خلال الظروف المناخية المتطرفة يوفر أدلة حيوية للتنبؤ بكيفية تفاعل الفيروسات الحديثة مع ارتفاع درجة حرارة النظام البيئي في المستقبل.

وقال لوني تومسون، المؤلف المشارك في الدراسة وأستاذ علوم الأرض في جامعة ولاية أوهايو: “بالنسبة لي، هذا العلم هو أداة جديدة يمكنها الإجابة على أسئلة المناخ الأساسية التي لم يكن بإمكاننا الإجابة عليها بطريقة أخرى”.

وأشار المؤلف المشارك ماثيو سوليفان، أستاذ علم الأحياء الدقيقة في ولاية أوهايو، إلى أن النهج متعدد التخصصات للدراسة، والذي تدعمه مؤسسات مثل مركز بيرد لأبحاث القطب الشمالي والمناخ ومركز علوم الميكروبيوم في ولاية أوهايو، كان حاسماً لنجاحها.

التنبؤ بسلوك الفيروسات في المستقبل

إلقاء نظرة خاطفة على الحمض النووي الفيروسي القديم قد يفتح صندوق باندورا مليئا بالألغاز المثيرة والاكتشافات المذهلة.

ويمكن للتقنيات المستخدمة على الأرض أن تزود العلماء أيضًا بالأدوات اللازمة للبحث عن الحياة في الفضاء الخارجي، مثل الميكروبات المجمدة في حقول الجليد المريخية أو تحت القشور الجليدية على الأجرام السماوية البعيدة.

وقال تومسون “أنا متفائل بشأن ما يمكن القيام به هنا، لأنه إذا عملنا معًا، فإن هذه التقنيات لديها الكثير من الإمكانات لمساعدتنا في البدء في معالجة مجموعة كبيرة من القضايا العلمية”.

لسوء الحظ، فإن الوقت يمر بسرعة، ومع التهديد الذي يشكله الاحتباس الحراري العالمي بإذابة هذه المحفوظات الثمينة، فمن الأهمية بمكان التعمق أكثر في تاريخ مناخ الأرض.

وقال سوليفان، مؤكداً على الجهد التعاوني وراء البحث: “إن دراسة الفيروسات والميكروبات القديمة في الجليد مع هذا الفريق هي شهادة على الدعم الذي حصلنا عليه لاستكشاف واجهات جديدة”.

إن كل عينة من الجليد المستخرج وكل فيروس يتم اكتشافه يقربنا خطوة واحدة من فهم ماضي كوكبنا والتنبؤ بمستقبله.

تم دعم الدراسة من قبل مؤسسة العلوم الوطنية، والأكاديمية الصينية للعلوم، ومؤسسة جوردون وبيتي مور، ومؤسسة هايسينج-سيمونز، ومعهد الجينوم المشترك التابع لوزارة الطاقة الأمريكية.