تعرف على المحار الذي سيساعد في تنظيف البقع النفطية

في أعماق خليج المكسيك يعيش المحار الذي يحافظ على تعايش فريد مع البكتيريا التي تعيش بداخله. إن فهم هذا التعاون بين البكتيريا والبطلينوس يمكن أن يساعد في المستقبل في تنظيف الانسكابات النفطية.

بقلم راشيل فوكس، وكالة أنباء أنجل للعلوم والبيئة

يبدو أحيانًا أن الحياة على كوكبنا يمكن أن توجد في أي مكان تقريبًا: إذا كان الأمر كذلك في الصحراء, تحت الجليد أو في أعماق البحر، يبدو أنه يمكنك دائمًا العثور على حيوانات، كبيرة أو مجهرية، تكيفت مع البيئة الفريدة التي تعيش فيها وتشعر وكأنها في منزلها تمامًا.

ومن البيئات التي يبدو من المستحيل وجود الحياة عليها وجودها في أعماق المحيط، على عمق 3,000 متر تحت سطح البحر، على عمق لا تستطيع حتى أشعة الشمس اختراقه. في جنوب خليج المكسيك، في ظلام دامس وتحت ضغط هائل يزيد 300 مرة عن الضغط على السطح، يوجد عالم كامل من الحيوانات تحت الماء التي وجدت طرقًا مبتكرة للبقاء على قيد الحياة.

وتعتبر هذه المنطقة أيضًا معادية مقارنة بقاع المحيط، حيث تنتشر فيها البراكين تحت الماء التي تقذف الأسفلت. على عكس البراكين الطبيعية التي نعرفها، والتي تنبعث منها الحمم البركانية، تنتج هذه البراكين النادرة النفط والأسفلت والغاز الطبيعي - وهي مواد تعتبر بشكل عام شديدة السمية للحياة والنباتات. وفي هذه البيئة المستحيلة يزدهر عالم كامل من المحار والإسفنج والديدان الأنبوبية وزنابق البحر والشعاب المرجانية.

בشهر جديد في مجلة Nature Microbiology، اكتشف الباحث الإسرائيلي الدكتور مكسيم روبين بلوم وشركاؤه من معهد ماكس بلانك لعلم الأحياء الدقيقة البحرية في ألمانيا أن البقاء على قيد الحياة في الظروف القاسية ممكن بفضل التكافل: وهو الوضع الذي تعيش فيه الكائنات الحية المختلفة بشكل تعاوني مع استفادة أحد الطرفين على الأقل منه.

إن التعايش الخاص الذي تم اكتشافه في أعماق خليج المكسيك هو بين المحار والإسفنج وبكتيريا من النوع Cycloclasticus التي تعيش داخل أجسامها. تحصل البكتيريا، التي تعيش داخل الخلايا الخيشومية للمحار، على الغاز الطبيعي الذي يقوم المحار بتصفيته من الماء بمساعدة خياشيمه، والذي يقوم بتكسيره وتحويله إلى كربون وطاقة. لا يزال الباحثون أقل فهمًا لجانب المحار من التعايش، ومن الممكن أن يتغذى على المواد التي أنشأتها البكتيريا من الغاز الطبيعي وتتسرب إليه. وفي كلتا الحالتين، يسمح هذا التعايش الخاص لكل من المحار والإسفنج وكذلك البكتيريا بالبقاء على قيد الحياة في بيئة معادية.

البكتيريا التي تكسر الحلقات

وبعيدًا عن هذا الاكتشاف الاستثنائي، فإن النتائج الجديدة قد تؤدي إلى تقدم الأبحاث حول معالجة الانسكابات النفطية. وفي عام 2010، انفجر منصة النفط ديب ووتر هورايزن في خليج المكسيك، وهو الحدث الذي تسبب في تسرب النفط المستمر، والذي يعتبر أكبر كارثة بيئية في التاريخ. يعد تنظيف مثل هذا التسرب عملية طويلة ومعقدة ومعقدة. ومن طرق العلاج التي تم استخدام التسرب في خليج المكسيك، هو استخدام المشتتات - المواد التي تتسبب في تحلل الزيت إلى قطرات صغيرة، وتزيد من قابليته للذوبان في الماء وتسمح له بالتحلل بسهولة أكبر. وهناك طريقة أخرى وهي حرق الزيت، وهي طريقة مثيرة للجدل لأنها تسبب تلوث الهواء وتزيد من تركيز المواد السامة في أجسام الأسماك. هناك طريقة أخرى التنظيف البيولوجي استخدام الكائنات الحية الدقيقة التي تعمل على تفكيك الزيت بشكل طبيعي. تستهلك الكائنات الحية الدقيقة المختلفة الزيت، وتحلله إلى مواد غير ضارة مثل الأحماض الدهنية.

وفي محيط المناطق المتضررة من التسرب في خليج المكسيك، تم اكتشاف العديد من بكتيريا Cycloclasticus، من نفس الأنواع الموجودة في أعماق المحيط، ولكنها "حرة" - لا تعيش في تكافل مع حيوان آخر. . تقوم هذه البكتيريا بتفكيك الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات (PAH) - وهي مركبات كيميائية مسرطنة موجودة في الزيت وتمنحه، من بين أشياء أخرى، رائحته القوية. هذه القدرة هي التي أعطت Cycloclasticus اسمها، والذي يعني "قاطع الحلقات".

ولذلك، كان روبن بلوم على يقين من أن البكتيريا التكافلية التي درسها في أعماق المحيط سوف تقوم أيضًا بتفكيك هذه المواد. ومع ذلك، عندما قام بتعريض المحار لكرات النفتالين، وهي مادة قد تتذكرها من خزائن الجدة، وهي نوع من الهيدروكربونات العطرية، لم تحرك البكتيريا، التي لم تتفاعل على الإطلاق مع المادة التي تعيشها إخوانهم الذين يعيشون بحرية سوف وليمة على. كان الأمر محبطًا بالطبع. يقول روبن بلوم: "لقد قاتلنا وقاتلنا، وفي النهاية لم يحدث شيء".

تم اكتشاف سبب عدم استجابة البكتيريا التكافلية عندما قرر الباحثون اختبار الجينوم الخاص بها، واكتشفوا لدهشتهم أن البكتيريا على الإطلاق ليس لديها القدرة على تفكيك الهيدروكربونات العطرية. ومن ناحية أخرى، فإنهم يعرفون كيفية تفكيك مادة أخرى تصاحب النفط: الغاز الطبيعي. وعلى النقيض منها، فإن البكتيريا التي تعيش بحرية قادرة على تحلل كل من الهيدروكربونات العطرية والغاز الطبيعي: عندما يكون هناك غاز طبيعي في بيئتها، ويتطلب تحلله طاقة أقل، فإنها تفضل تحلله، وعندما يكون كل ذلك يتوفر لها الهيدروكربونات العطرية، وهي أكثر صعوبة في التحلل، فهي تتغذى عليها، مثل ذلك في يوم صيفي حار تفضل الاستمتاع ببطيخ بدون بذور، ولكن إذا لم يكن هناك سوى بطيخة مليئة بالبذور السوداء في الثلاجة ، ربما ستستمر في تناوله.

في أعماق المحيط، يوفر المحار والإسفنج، الذي يتدفق مياه البحر بشكل نشط إلى أجسامهم ويصفي الطعام منها، للبكتيريا الكثير من "البطيخ الخالي من البذور"، لأنه بفضل البراكين المصنوعة من الأسفلت، أصبحت بيئة معيشتهم مليئة بالبكتيريا. الكثير من الغاز الطبيعي الذي يمكن للبكتيريا أن تلتهمه بكل سرور. وهذا هو السبب وراء فقدانهم القدرة على تفكيك الهيدروكربونات العطرية التي لم يعودوا بحاجة إليها. وعلى الرغم من أن البكتيريا الموجودة في قاع البحر لن تكون قادرة على مساعدتنا في تنظيف الانسكابات النفطية، فإن التقدم في دراسة الجينوم وفهم وظيفة البكتيريا التي تحلل النفط يمكن أن يساعد في إيجاد طرق لمعالجة الانسكابات النفطية في المستقبل.

ذات الصلة أيضا في منطقة البحر الأبيض المتوسط

يعد روبن بلوم بمواصلة دراسة الموضوع. "نريد الاستمرار في استكشاف هذه البيئات وفهم التعايش والتكوين السكاني للبكتيريا التي تعيش داخل المحار والإسفنج بشكل أعمق. علاوة على ذلك، لا نعرف سوى القليل جدًا عن الكائنات الحلقية غير التكافلية (التي تعيش بحرية في الماء)". هذه مجموعات أكثر تعقيدًا، وعندما يحدث تسرب، تظهر الكثير من البكتيريا، ويشارك العديد من الباحثين في فهم كيفية تعامل هذه البكتيريا مع الانسكابات النفطية.

"تم تنفيذ هذا العمل في خليج المكسيك، ولكن لدينا أيضًا بيئات مماثلة في إسرائيل"، يؤكد روبن بلوم. "كجزء من رسالة الدكتوراه في جامعة حيفا، وجدنا انبعاث غاز طبيعي من قاع البحر هنا في البحر الأبيض المتوسط. وهناك أيضًا، رأينا حيوانات، يعيش معظمها في تكافل مع أنواع مختلفة من البكتيريا التي تتحلل ومن الممكن العثور على انبعاثات أكبر من الغاز الطبيعي في أعماق أكبر، وربما أيضًا من النفط، لذا فإن الأمر يتعلق بنا أيضًا".