البكتيريا التي تنتقل في الهواء لمسافات كبيرة على الجسيمات تهبط جزئيًا على الأرض عندما تكون على قيد الحياة - وجاهزة للتكاثر
تهاجر البكتيريا والفيروسات والمخلوقات المجهرية الأخرى حول العالم دون عناء. ونظرًا لصغر حجمها، تحملها الرياح فوق الغبار والجسيمات الأخرى عبر القارات والمحيطات. وقد قام العديد من الباحثين، بما في ذلك علماء معهد وايزمان للعلوم، بتوثيق هذه الرحلات لسنوات من خلال الكشف عن المادة الوراثية في عينات الهواء، ولكن يبقى سؤال حاسم مفتوحًا: ما هي حالة الكائنات الحية الدقيقة التي تهبط بعد الإبحار لأيام طويلة في ظروف منخفضة الحرارة؟ درجات الحرارة والجفاف الشديد والأشعة فوق البنفسجية القوية، وهل هي قادرة على التكاثر والتأثير على الإنسان والنبات والحيوانات في المكان الجديد الذي وصلت إليه؟
מم في مختبر البروفيسور يانون روديتش من قسم علوم الأرض والكواكب في معهد وايزمان، يبدو أن بعض البكتيريا التي تحملها الرياح على الأقل تصل إلى وجهتها بينما تكون على قيد الحياة وقادرة على "الاستقرار" في مكان ما والتكاثر - وهي اكتشافات لها آثار على صحة الإنسان وكذلك صحة النباتات وحيوانات المزرعة. "من المعروف أن التواجد بالخارج أثناء العواصف الترابية مضر بالصحة. ويقول البروفيسور روديتش: "نحن نعلم الآن أيضًا أن هذه العواصف تحمل بكتيريا حية في أجنحتها". "في ضوء الزيادة المتوقعة في تواتر العواصف الترابية في عصر تغير المناخ، فمن الممكن أن تسمح النتائج الجديدة في المستقبل بالتحذير من العواصف بطريقة مستهدفة لمجموعات سكانية مختلفة، مثل الأشخاص الذين يعانون من ضعف المناعة أو المزارعين ".
على عكس معظمنا، الذي يريد تجنب العواصف الترابية كلما أمكن ذلك، طاردهم أركوركاماز لعدة أشهر. ولحسن الحظ، خلال فترة البحث، زار العديد منهم منطقتنا في عطلات نهاية الأسبوع. وهكذا وجد نفسه يقضي الوقت بمفرده على سطح المختبر في أيام السبت والعطلات - بما في ذلك الساعات الأولى من الليل.
تعتبر منطقة شرق البحر الأبيض المتوسط، والتي كانت بمثابة طريق مرور مهم للبشر منذ فجر الحضارة، مناسبة بشكل خاص لدراسة الرحلات الجوية للكائنات الحية الدقيقة. تصل هذه المخلوقات إلى منطقتنا على سرير من غبار الصحراء من أجنحة المنطقة الأربعة: من الصحراء الكبرى، من شبه الجزيرة العربية، من الحدود السورية العراقية وأوروبا. يعتمد البحث الجديد - بقيادة بوراك عدنان إركوركاماز، الذي جاء بنفسه إلى المعهد من دولة أخرى على البحر الأبيض المتوسط، تركيا - على عينات الهواء التي تم جمعها في إسرائيل أثناء العواصف الترابية وبين العواصف باستخدام أدوات مثبتة على سطح مختبر البروفيسور روديتش. وبعد جمع العينات، تم فصل العينات إلى أحجام مختلفة لتحديد مكان المادة الوراثية فيها. وبما أن جزيئات الحمض النووي متينة نسبيًا وتعيش لفترة أطول من أصحابها، فقد بحث العلماء أيضًا عن نوع آخر من المواد الوراثية، التي تكون "مدة صلاحيتها" أقصر بكثير: جزيئات الحمض النووي الريبي (RNA) التي يتم نسخها من الحمض النووي لوظائف مختلفة في الخلية. يمكن أن تشير النسبة العالية من الحمض النووي الريبي (RNA) إلى الحمض النووي (DNA) إلى حدوث نشاط جيني في الخلية أو حدث مؤخرًا. وبعبارة أخرى: هذه علامات الحياة.
يقول إركوركاماز: "كان افتراضنا أنه إذا وجدنا عددًا أكبر من الحمض النووي الريبوزي (RNA) في البكتيريا من الحمض النووي (DNA)، فهذا يعني أن هذه البكتيريا حية أو كانت على قيد الحياة حتى وقت قريب جدًا".
إركوركاماز والدكتورة دانييلا جات، أيضًا من مختبر البروفيسور روديتش، حددا ما لا يقل عن 5,000 نوع من البكتيريا في عينات الهواء. وأظهر تسلسل الحمض النووي الريبوزي (RNA) أن حوالي 10% من جميع البكتيريا الموجودة في العينات كانت حية. ومنها البكتيريا المسببة للأمراض للإنسان أو الحيوان أو النبات، مثل جنس Pseudomonas الذي يضم عدة أنواع تسبب العدوى للإنسان وحيوانات المزرعة. وتشارك أنواع أخرى موجودة في العينات في عمليات كيميائية حيوية مختلفة: على سبيل المثال بكتيريا Sphingomonas، التي تشارك أنواع مختلفة منها في تخمير العنب المستخدم في صنع النبيذ، أو بكتيريا Methylorobrom، التي يؤثر بعضها على نضج الفراولة وطعمها.
واكتشف الباحثون أيضًا أنه كلما زاد حجم الجزيئات الموجودة في العاصفة، زادت فرصة تحديد مواقع مجموعات بكتيرية أكبر وأكثر تنوعًا. قد تؤثر هذه النتائج على تصور الخطر الذي تشكله العواصف الترابية، حيث يُنظر اليوم إلى الجزيئات الأصغر حجمًا على أنها أكثر خطورة، نظرًا لقدرتها على اختراق عمق الرئتين. علاوة على ذلك، فإن "حب" البكتيريا للجزيئات الكبيرة يشير أيضًا إلى الطريقة التي تنجو بها من الرحلة الشاقة: على ما يبدو، "تركب" جزيئات غبار الصحراء أو تتجمع هي نفسها معًا في مجموعات، أي جزيئات، بطريقة ما. الذي يحميها من مخاطر الرحلة - على غرار الطريقة التي تعزل بها المستعمرات البكتيرية نفسها عن البيئة المعادية بمساعدة طبقة رقيقة تعرف باسم البيوفيلم. في الواقع، أظهر Arcorquamase في إحدى الدراسات أن البكتيريا الموجودة في العينات التي كانت على الأرجح حية تنتمي إلى أنواع معروفة بتكوين الأغشية الحيوية.
وتتبع الباحثون أيضًا أصل البكتيريا المختلفة من خلال تتبع مسارات الرياح أثناء العواصف الترابية والإحالة المرجعية لبيانات الأقمار الصناعية حول هذه العواصف مع تواريخ جمع العينات. وأظهرت النتائج التي توصلوا إليها أن تركيبة البكتيريا في العينات تغيرت تبعا للمكان الذي انطلق منه الغبار في طريقه.
على عكس معظمنا، الذي يريد تجنب العواصف الترابية كلما أمكن ذلك، طاردهم أركوركاماز لعدة أشهر. ولحسن الحظ، خلال فترة البحث، زار العديد منهم منطقتنا في عطلات نهاية الأسبوع. وهكذا وجد نفسه يقضي بعض الوقت بمفرده على سطح المختبر في أيام السبت والعطلات - بما في ذلك الساعات الأولى من الليل. لكن إركوركاماز لا يشكو. بعد كل شيء، كان المنظر مذهلاً، وربما الأهم من ذلك، أن الاستثمار قد أتى بثماره. ويخلص إلى أن "النتائج التي توصلنا إليها تلقي ضوءا جديدا على العواقب البيئية للبكتيريا التي تحملها الرياح".
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
