الميكروبات المتجمدة في عمق القطب الشمالي تستيقظ!

ذوبان الجليد الدائم يعني الإفراج عن الكائنات الحية الدقيقة، لكن عواقبه لا تزال غير معروفة إلى حد كبير.

في أغسطس 2019، أقامت أيسلندا جنازة لنهر أوكجوكول الجليدي، وهو أول نهر جليدي أيسلندي يفقد بسبب تغير المناخ. واحتفل المجتمع المحلي بالحدث بلوحة تذكارية تقديرا لهذا التغيير الذي لا رجعة فيه والآثار الخطيرة التي يمثلها. وعلى الصعيد العالمي، تضاعفت تقريبا معدلات ذوبان الأنهار الجليدية في السنوات الخمس الماضية، بمتوسط خسارة قدره ما يعادل 832 ملليمتر من المياه في عام 2015، وزيادة قدرها 1243 مم في عام 2020. وهذا المعدل المرتفع للخسارة يقلل من المخازن الجليدية للمياه العذبة ويغير هيكل النظام الإيكولوجي المحيط.

في السنوات العشر الماضية، فاق الاحترار في القطب الشمالي التوقعات بسرعة كبيرة لدرجة أن العلماء يشيرون الآن الى ان القطب الشمالي يسخن أربع مرات أسرع من بقية العالم . وقد أدى ذلك إلى ذوبان الأنهار الجليدية وزيادة في مستويات ذوبان الجليد الدائم التي لم يكن من المتوقع حدوثها حتى عام 2050 أو بعد ذلك. في سيبيريا وشمال كندا، أدى هذا الذوبان المفاجئ إلى تكوين تضاريس غائرة، تُعرف باسم الكارست الحراري، حيث تتعرض أقدم وأعمق التربة الصقيعية للهواء الدافئ لأول مرة منذ مئات أو حتى آلاف السنين.

مع استمرار ارتفاع درجة حرارة المناخ العالمي، تطرح العديد من الأسئلة حول البيئة المحيطة بالجليد. من بينها: هل تذوب التربة الصقيعية بسرعة أكبر إذا زاد تسرب المياه؟ وإذا كان الأمر كذلك، فما هي الكائنات الحية التي تم تجميدها لفترة طويلة والتي يمكن أن “تستيقظ”؟

تغطي التربة الصقيعية 24 % من سطح الأرض، وتختلف مكونات التربة باختلاف الجيولوجيا المحلية. توفر أراضي القطب الشمالي تنوعًا بيولوجيًا ميكروبيًا غير مستكشَف وتفاعلات ميكروبية، بما في ذلك إطلاق الكربون في الغلاف الجوي. 

في بعض المواقع المتجمدة، تم دفن ما يعادل مئات الملايين من السنين من الكربون. قد لا تزال الطبقات تحتوي على ميكروبات قديمة مجمدة، وحيوانات العصر الجليدي الضخمة وحتى ضحايا الجدري المدفونين. مع ذوبان الجليد الدائم بسرعة متزايدة، يتمثل التحدي الناشئ للعلماء في اكتشاف وتحديد الميكروبات والبكتيريا والفيروسات التي قد تتحرك.

بعض هذه الميكروبات معروفة للعلماء. على سبيل المثال العتائق الميثانوجينية تستجلب كربون التربة لإطلاق غاز الميثان وهو أحد غازات الدفيئة القوية بينما الميكروبات دائمة التجمد الأخرى (الميثانوتروف) تستهلك الميثان. يلعب التوازن بين هذه الميكروبات دورًا مهمًا في تحديد الاحترار المناخي في المستقبل.

والبعض الآخر معروف ولكن سلوكه لا يمكن التنبؤ به بعد الإفراج عنه. وتشير الأدلة الجديدة على انتقال الجينات بين النظم الإيكولوجية الذائبة إلى إعادة الهيكلة على مستويات متعددة. وفي المحيط المتجمد الشمالي، حصلت بكتيريا عوالق الكلوروفليكسي مؤخرا على جينات تستخدم في الكربون المهين من أنواع أكتينوباكتيريا البرية. ونظرًا لأن الأنهار القطبية المتضخمة الذائبة تحمل الرواسب من ذوبان التربة الصقيعية إلى البحر، تم أيضًا نقل الجينات الخاصة بمعالجة الكربون الدائم.

أدى ذوبان الجليد الدائم في سيبيريا إلى تفشي الجمرة الخبيثة عام 2016 وموت 200000 من الرنة وطفل*. لكن الجراثيم القوية من عصيات الجمرة الخبيثة قد تمثل استثناء لدورة التجميد والذوبان القاسية التي تحط من مسببات الأمراض البكتيرية والفيروسية الأكثر حساسية. سمحت لهم خصائصها القابلة للتكيف بالبقاء مجمدة وقابلة للحياة على مدى قرون من الخمول.

الكائنات الحية التي تطورت بشكل مشترك داخل النظم البيئية المنقرضة الآن من حقب الحياة الحديثة إلى العصر الجليدي قد تظهر أيضًا وتتفاعل مع بيئتنا الحديثة بطرق جديدة تمامًا. ومن الأمثلة المحتملة على ذلك، ظهور نوع من فيروس الأورثوبوكس الناشئ -ألاسكابوكس- الذي يسبب آفات جلدية، وقد ظهر واختفى في ألاسكا مرتين في السنوات الخمس الماضية. من الممكن أن يكون الفيروس قد انتقل عن طريق الاتصال بين الإنسان والحيوان، لكن أصل هذا الفيروس الجديد لا يزال مجهولاً.

تحتوي الميكروبات في القطب الشمالي على ميكروبات مرنة وقوية ومتكيفة مع البرودة. تعيش بعض الأنواع على أنها نباتات نفسية، وهي نوع من الأنواع المتخصصة تتكيف بشكل كبير مع التعرض لفترات طويلة لظروف التجمد، قد تضيع هذه الأنواع مع ارتفاع درجة الحرارة. يعيش الآخرون من خلال كونهم قابلين للتكيف بدرجة عالية، ويسكنون العديد من المنافذ المتنوعة. يوفر فهم المزيد عن البيئة والتنوع الجيني لهؤلاء العموميين نافذة على ميكروبيوم القطب الشمالي الجديد. هذه الميكروبات العامة التي تتكيف مع الظروف المتنوعة هي الفائز المحتمل، حين نفقد الغلاف الجليدي.

ثم هناك ميكروبات غير مألوفة للعلماء على الإطلاق، والتي قد تمثل تهديدًا جديدًا.

من الواضح أنه كلما زاد القطب الشمالي دفئا، كلما أصبح أغرب، مع ارتفاع درجات الحرارة على السطح وتعمق ذوبان الجليد. ومع تكاثر الميكروبات التي تنهض من الظروف العميقة والسطحية التي لم يسبق لها مثيل في تاريخ البشرية، من الصعب تقييم المخاطر بدقة دون تحسين مجموعات البيانات الميكروبية في القطب الشمالي. وينبغي لنا أن نولي اهتماما لكل من المجهولين المعروفين، مثل البكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية، والمجهولات غير المعروفة، بما في ذلك المخاطر المحتملة من قيامة الجينوم الفيروسي القديم الغير موصوف بشكل جيد من الجليد القطبي الشمالي من قبل علماء الأحياء الاصطناعية.

لكل هذه الأسباب، يجب أن نخرج بمبادئ توجيهية لأبحاث القطب الشمالي المستقبلية. فمع زيادة السفر الى المنطقة، تزداد أيضًا احتمالية تصدير واستيراد العوامل الممرضة. يمكن أن توفر إرشادات حماية الكواكب التي تتبعها وكالات الفضاء لمنع التلوث بين الكواكب إطارًا لكيفية استمرار التحقيق الميكروبي بأمان.  لدى يجب وضع تدابير المراقبة الحيوية لحماية المجتمعات في القطب الشمالي وما وراءها. مع استمرار القطب الشمالي في التحول، هناك شيء واحد واضح: بينما تغير المناخ يسخن هذا المستودع الميكروبي خلال القرن الحادي والعشرين ، فإن النطاق الكامل للعواقب لم يتم إخباره بعد.

  • ملاحظة المحرر (11/23/20): تم تحرير هذه الجملة بعد نشرها لتصحيح توقيت تفشي الجمرة الخبيثة؛ حدث ذلك في عام 2016، وليس 2018

المصدر

الصورة الافتراضية
AymenAbdelali
المقالات: 2

اترك ردّاً