كيف تزدهر الحياة في “المحيط الحيوي العميق” على الرغم من درجات حرارة تحميص البشر

رحلة علمية كشف عام 2016 عن موطن سطحي حيث وجدت الكائنات الحية الدقيقة تعيش في درجات حرارة تقترب من 250 درجة فهرنهايت. الآن ، أ تكشف دراسة السلسلة كيف يتأقلم هذا المجتمع الميكروبي الرائع مع الحرارة.

خطوة جديدة ، معدلات الأيض الأعلى تجعل الحياة ممكنة للكائنات الحية الدقيقة التي تعيش في الرواسب المدفونة في أعماق المحيط بحث نُشر في Nature Communications. الدراسة ، التي قادتها عالمة الجيولوجيا البحرية تينا ترودو من جامعة كاليفورنيا ، لوس أنجلوس ، تكشف عن الميكروبات السطحية في ضوء جديد ، بعضها نشط بشكل مدهش وقادر على الازدهار في الظروف الاستوائية والعميقة.

“سنجد دائمًا أن الميكروبات في المحيط الحيوي العميق هي مجتمع ممل للغاية ، يمتص ببطء البقايا الأخيرة لملايين السنين من المواد العضوية المدفونة. لكن المحيط الحيوي العميق مليء بالمفاجآت ،”سعيد Poe Parker J ர்க rgensen ، عالم الأحياء الدقيقة في جامعة Arhaz في الدنمارك. بيان صحفي لجامعة كاليفورنيا. “إن اكتشاف الحياة المزدهرة في درجات الحرارة المرتفعة هذه في أعماق المحيط مع معدلات التمثيل الغذائي العالية يغذي خيالنا حول كيف يمكن للحياة أن تتشكل أو تعيش على أجسام خارج كوكب الأرض مماثلة في أجسام خارج كوكب الأرض.”

في رسالة بالبريد الإلكتروني ، قالت فيرجينيا إدكومب ، عالمة الجيولوجيا في معهد وودز هول لعلوم المحيطات ، والتي لم تشارك في الدراسة الجديدة ، إنها كانت متحمسة. تظهر الأبحاث أن “النشاط الميكروبي لا يمكن اعتباره تافهًا بسبب العمق أو درجة الحرارة الشديدة تحت مستوى سطح البحر” ، خاصةً عند “توفر مصادر كافية للكربون والطاقة”.

في هذه المرحلة ، تم العثور على الكربون ومصادر الطاقة في منطقة الاندساس Nankai Trough خارج اليابان. قبل سبع سنوات ، قامت بعثة علمية بقيادة نفس الفريق بحفر 3930 حفرة قدم (1200 متر) تحت مستوى سطح البحر ، يسحب البحر عينات الرواسب والأدلة على الكائنات الحية الدقيقة الخطيرة. أنهم لقد فعلت ذلك من أجل استكشاف نطاق درجة حرارة المحيط الحيوي في أعماق البحار والمدى الذي يمكن أن تعيش فيه الحياة في هذا الموطن المكثف. بشكل لا يصدق ، هم كذلك وجد على الرغم من الوصول إلى درجات حرارة 250 فهرنهايت (120 درجة مئوية) ، يزدهر مجتمع صغير من الكائنات الحية الدقيقة. هذا ليس واضحًا تمامًا للباحثين كيف يكون هذا ممكنا ، دفعت إلى مزيد من الدراسة.

بالنسبة للتحقيق الجديد ، أجرى ترودو وزملاؤه اختبارات التحلل الإشعاعي لقياس معدلات التمثيل الغذائي للكائنات الحية الدقيقة ، والتي أجريت في ظل ظروف معقمة للغاية لمنع التلوث. هذا ليس سهلا، بالنظر إلى الكثافة السكانية المنخفضة للكائنات الحية الدقيقة ؛ كان هناك أقل من 500 خلية في كل سنتيمتر مكعب من الرواسب. كما قام الفريق بترتيبات خاصةتأكد من أن معدلات التمثيل الغذائي للكائنات الحية الدقيقة في البيئة الطبيعية هي نفسها في المختبر.

أسفر هذا العمل عن اكتشاف عملية التمثيل الغذائي السريع للكائنات الحية الدقيقة التي تجعل من الممكن الحفاظ على مثل هذه الظروف القاسية ، كما يقول الباحثون.. يعتقد العلماء أن معدلات الأيض المرتفعة ضرورية ، يسمح للميكروبات بإصلاح الخلايا التالفة بالحرارة.

قال ترودو: “الطاقة المطلوبة لإصلاح التلف الحراري للمكونات الخلوية تزداد بشكل عمودي مع درجة الحرارة ، والجزء الأكبر من هذه الطاقة ضروري لمواجهة التغيير المستمر للأحماض الأمينية وفقدان وظيفة البروتين”.

في نفس الوقت الميكروبات تسخين المواد العضوية ، وخاصة الهيدروجين والأسيتات ، لديها إمكانية وصول كبيرة إلى العناصر الغذائية التي توفرها مياه البحر. الرواسب.

الملاحظات الجديدة “قد تبدو غير منطقية للكثيرين ، أي الخلايا التي تعيش بالقرب من الحدود الحرارية للحياة في هذا الفضاء ، وعميقة جدًا تحت المحيط ، حيث نادرًا ما نتوقع أن تكون ، في الواقع فهي نشطة للغاية. “قال Edcomp. لكن معدل نشاطهم المرتفع هو لسبب مثير للغاية:” يمكن للحرارة أن توفر طاقة كافية لإصلاح تلف الخلايا حتى يتمكنوا من البقاء على قيد الحياة “، أضاف.

في رسالة بالبريد الإلكتروني ، قالت جينيفر فيدل ، الأستاذة المساعدة في جامعة ديلاوير والتي لا علاقة لها بالبحث ، إن الوظيفة الجديدة “تبدو جيدة” و “تحيات رائعة”. العمل الحالي عرض التغيرات في المجتمعات الميكروبية وزيادة انقسام الخلاياأيون حيث ترتفع درجة حرارة الرواسب إلى درجة حرارة الغرفة. إحدى الحجج المطروحة في الورقة الجديدة هي أن الخلايا تبدأ في العمل فقط عندما تكون مدفونة بالفعل – وهو ما يتوافق مع الأحدث. بحث شارك فيدل في كتابة ، “بمجرد أن تجد الخلايا” مكانها السعيد “على السطح ، يكون لديها المزيد من الطاقة لتنمو ، على حد قوله..

حدقال فيدل هذا كل شيء ووصف الباحثون النشاط الجرثومي لكن مازال لم يتم إعطاء أي أسماء أو لم يتم تحديد الكائنات الحية الدقيقة المعنية. قالت ، “سيكون من الرائع معرفة من هناك ، لذلك يمكننا تقدير مدى سرعتها بشكل أفضل ، وسيكون من الجيد زراعة “بعض هذه الأنساب الموجودة تحت الأرض لاختبار حدودها 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 تستطيع ذلك. من أجل البقاء في بيئة أكثر دفئا. في المرة القادمة يبدو أننا بحاجة إلى الحفر أعمق قليلاً بطريقة أكثر جدية الميكروبات لا تزال تنتظر من يكتشفها.

إضافي: تعيش الميكروبات القديمة 100 مليون سنة تحت سطح البحر.