الحرب الباردة - تحت سطح المحيط الهادئ، تدور معركة شرسة بين البكتيريا والفيروسات

انطلقت المجموعة البحثية للبروفيسور ديبي ليندل من كلية الأحياء في التخنيون في ثلاث رحلات من هاواي إلى الشمال ورسمت خريطة للتغيرات الجذرية في العلاقة بين الفيروسات والبكتيريا في المحيط الشاسع. واكتشفت المجموعة أيضًا "النقطة الساخنة" - منطقة السيطرة بلا منازع على الفيروسات الموجودة تحت الماء

لقد زادت السنتان الأخيرتان من وعي الإنسان بأضرار الفيروسات. ومع ذلك، لا يعلم الكثيرون أن هناك فيروسات ضحيتها... البكتيريا.

ركزت دراسة أجراها باحثون من التخنيون في المحيط الهادئ على البكتيريا الزرقاء والفيروسات البحرية التي تهاجمها - العاثيات الزرقاء. قاد البحث الباحثين في كلية الأحياء البروفيسور ديبي ليندل وطالب ما بعد الدكتوراه الدكتور مايكل كارلسون.

ووفقا للبروفيسور ليندل، "تعد الفيروسات عنصرا هاما في المحيط الحيوي للأرض، وهي تشكل انتشار الكائنات الحية الدقيقة وتوزيعها وتنوعها وتطورها. ولهذا السبب من المهم فهم تأثير الظروف البيئية المختلفة على مجموعات الكائنات الحية وعلى مجموعات الفيروسات التي تهاجمها". 

البكتيريا الزرقاء هي بكتيريا بحرية تقوم بعملية التمثيل الضوئي - على غرار النباتات. تعرف هذه البكتيريا كيفية تسخير إشعاع الشمس لإنتاج مواد عضوية من ثاني أكسيد الكربون (CO₂) أمرهم غير محدود تحت الماء. ويؤثر نشاط هذه البكتيريا علينا في جوانب مختلفة، وهذه نواحي منها: أولاً، الناتج الثانوي لعملية التمثيل الضوئي هو أكسجين، وتزود هذه البكتيريا القديمة الغلاف الجوي بجزء كبير من الأكسجين الذي يتيح الحياة على الأرض. ثانيا، البكتيريا الزرقاء هي جزء مهم من الجزء السفلي من سلسلة غذائية - تأكلها الكائنات الأكبر حجمًا، وبالتالي تتغذى بشكل غير مباشر على الحيوانات البحرية الأخرى، والتي يتغذى بعضها أيضًا على الإنسان.

ومع ذلك، فإن البكتيريا الزرقاء ليست مهددة من قبل الحيوانات المفترسة فحسب، بل أيضًا من قبل الحيوانات المفترسة العاثيات الزرقاء - الفيروسات البحرية التي تصيبهم وتتسبب في موتهم. من وجهة نظر البكتيريا الزرقاء، تعد العاثيات الزرقاء أعداء أشرار وضارين، ولكن من منظور بيئي واسع، تلعب هذه الفيروسات دورًا مهمًا في تنظيم أعداد البكتيريا الزرقاء.

والآن - للبحث الذي أجري في التخنيون. الدراسة المذكورة، نشرت الآن فيطبيعة علم الأحياء الدقيقة، مرتكز على الطرق الجزيئية الأصلية طورها باحثون من التخنيون - وهي طرق تسمح بتقدير حجم العاثيات الزرقاء وتقدير معدل الإصابة بالبكتيريا البحرية المختلفة بها. هذه هي الأدوات التي استخدمها الباحثون لرسم خريطة لتوزيع هذه الفيروسات والبكتيريا في منطقة معينة في المحيط الهادئ.

ولجمع البيانات، أجرى فريق البحث، على مدى ثلاث سنوات متتالية، ثلاث رحلات من هاواي إلى الشمال عبر ثلاث مناطق: , الدوامة شبه الاستوائية والمنطقة العازلة بينهما - بإجمالي 2,200 كيلومتر في شمال المحيط الهادئ. "بقدر ما تتوقعه"،" يوضح البروفيسور ليندل، ""يصبح الماء أكثر برودة وأقل ملوحة وأكثر ثراءً بالعناصر الغذائية - العناصر الغذائية - والتي تؤثر على كل من البكتيريا الزرقاء والعاثية الزرقاء. تهدف دراستنا إلى اختبار تأثير هذه التغييرات المكانية على نوعين من البكتيريا الزرقاء - البرولوركوكس (المشار إليها فيما بعد بـ PK)، وهي أكثر شيوعًا بالقرب من هاواي، وسينشوكوكوكوس (المشار إليها فيما يلي باسم SC)، وهي أكثر شيوعًا في الشمال - والعاثيات الزرقاء التي تهاجم هم."

اكتشف الباحثون شريطًا يبلغ عرضه 550 كيلومترًا بين المنطقتين (الدوامات)، ويتميز بانتشار مرتفع بشكل خاص للخلايا الزرقاء لكل وحدة حجم - يصل أحيانًا إلى 10 أضعاف المنطقة الجنوبية شبه الاستوائية. لذا تزدهر البكتيريا الزرقاء على وجه التحديد في المناطق الفقيرة بالمغذيات. بالإضافة إلى ذلك، اكتشف الباحثون أنه في هذا الشريط، الذي يسمونه "النقطة الساخنة"، تتزايد الإصابة بالبكتيريا الزرقاء عن طريق العاثيات الزرقاء. ويشكل هذا الشريط حدودًا بيولوجية بين تلك المناطق.

ولدهشتهم اكتشف الباحثون ذلك في عام 2017، كان هناك تغيير جذري في توزيع البكتيريا الزرقاء والعاثية الزرقاء في منطقة ساخنة في المحيط الهادئ. بكتيريا PC، التي كانت تمثل في السنوات السابقة حوالي 29% من إجمالي البكتيريا في هذه المنطقة، تضاءلت إلى 5% في عام 2017 وتوزيعها صغير. من ناحية أخرى، ازدهرت بكتيريا SC وزاد تواترها وتوزيعها مقارنة بالسنوات السابقة. "لقد فاجأنا هذا وبالطبع أردنا أن نفهم سبب التغيير - فبعد كل شيء، ظلت درجة الحرارة معقولة لكلا النوعين، ولم نلاحظ نقص العناصر الغذائية، وتركيز الرصاص، الذي قد يكون عند مستوى معين سامة بالنسبة لهم، ولم تصل إلى هذا المستوى. كانت فرضيتنا هي أن السبب الرئيسي للوفاة في ذلك العام كان العدوى الفيروسية - أي نشاط البكتيريا الزرقاء - والتي أثرت تقريبًا على النوع الأول فقط من البكتيريا.

ووجد الباحثون ذلك في عام 2017، تم تسجيل زيادة كبيرة بحوالي 25% في انتشار العاثيات الزرقاء في منطقة النقاط الساخنة  - زيادة قدرها نصف مليون فيروس لكل مليلتر، مقارنة بالسنوات السابقة - وأصابوا عددًا أكبر بكثير من البكتيريا الزرقاء. "لقد كان بالتأكيد عامًا سيئًا بالنسبة لسكان حزب العمال الكردستاني. في رأينا، في ذلك الوقت، قضت الفيروسات على عشرات بالمائة من هؤلاء السكان; ومع ذلك، نظرًا لأن النوع الثاني، SC، ينمو وينقسم بشكل أسرع، فقد كان أقل تأثرًا بالفيروسات وبالتالي تمكن من البقاء على قيد الحياة بشكل أفضل، وكان الضرر الرئيسي هو الذي عانى منه سكان أجهزة الكمبيوتر الشخصية." 

ولذلك تظهر الدراسة أن العاثيات الزرقاء قد تسبب تغيرًا جذريًا في حجم تجمعات البكتيريا الزرقاء وتوزيعها الجغرافي - وهو التغيير الذي له عواقب وخيمة على النظام البيئي البحري.

تم إجراء البحث تحت قيادة البروفيسور ليندل والدكتور كارلسون مع باحثين من جامعة واشنطن وجامعة هاواي. ويتم دعمه بمنحة ERC (للبروفيسور ليندل) ومنحة مؤسسة فولبرايت (للدكتور كارلسون) وتمت الرحلات البحرية داخل SCOPE  وتمويلهامؤسسة سايمونز .

للمقال في المجلة  طبيعة علم الأحياء الدقيقة انقر هنا

للصور انقر هنا

1. البروفيسور ديبي ليندل
2. دكتور مايكل كارلسون
3. البروفيسور ليندل في المختبر في أنيا
4. حاويات العينات
5. ترتفع حاويات العينات من الماء
6. مخطط علمي - انتشار العاثيات الزرقاء في شمال المحيط الهادئ كما رسمها باحثو التخنيون. يوضح الخط الأسود مسار الإبحار في 2017-2016. يتم تمثيل أعلى تردد باللون الأصفر (النقطة الساخنة) متبوعًا بترتيب تنازلي باللون الأخضر والأرجواني والأزرق. 

شرح:

الائتمان: صنادل التخنيون