هل تنتج بكتيريا قاع البحر شبكاتها الكهربائية الخاصة؟

في أعماق قاع البحر، تتصل المستعمرات البكتيرية ببعضها البعض من خلال بنى تحتية كهربائية مجهرية يمكن أن تكون موضع حسد أي بلدة صغيرة

الحفاظ على التدفق…

هل تتواصل المستعمرات البكتيرية الموجودة على سطح قاع البحر كهربائيًا مع المستعمرات الشقيقة الموجودة تحت سطح قاع البحر؟

في أعماق قاع البحر، تتصل المستعمرات البكتيرية ببعضها البعض من خلال بنى تحتية كهربائية مجهرية يمكن أن تكون موضع حسد أي بلدة صغيرة. لا يزال الكثير غير معروف حول هذه العملية، ولكن إذا تم تأكيد النتائج الحالية، فإنها ستحدث ثورة في فهم العلماء لكيفية عمل أصغر النظم البيئية.

تواجه البكتيريا التي تتنفس الأكسجين والتي تعيش في قاع البحر مشكلة. أولئك الذين يجلسون على الأرض لديهم إمكانية الوصول المباشر إلى الأكسجين الموجود في الماء ولكن ليس لديهم العناصر الغذائية المعدنية الأساسية، والتي تكون بعيدة عن متناولهم على بعد حوالي بوصة تحت الأرض. وفي الوقت نفسه، فإن الميكروبات التي تعيش في رواسب التربة يمكن الحصول عليها من العناصر الغذائية، ولكنها تفتقر إلى الأكسجين. كيف تعيش هاتان المجموعتان؟

وخلص عالم البيئة الميكروبية لارس بيتر نيلسن، من جامعة إيروس في الدنمارك، إلى أن البكتيريا السطحية والبكتيريا الموجودة تحت السطح تتبادل بطريقة ما الأكسجين والمواد المغذية مع بعضها البعض. ولمعرفة كيفية القيام بذلك، قام هو وزملاؤه بحفر بعض الطين من قاع الرواسب، على عمق 20 مترا، في خليج إيروس ومصادر المياه الأخرى القريبة من الجامعة وأحضروها إلى زائر المختبر.

بعد ذلك، فعل العلماء شيئًا كانوا يعلمون أنه سيسبب ضائقة للبكتيريا، حيث بدأوا بإزالة الأكسجين من الماء. إذا قامت البكتيريا بتبادل المواد فيما بينها، كما توقع نيلسن، فإن أولئك الذين يعيشون تحت سطح الطين سوف يلاحظون تدريجيا انخفاض إمدادات الأكسجين لديهم؛ وسوف يسجلون التغيرات الكيميائية في الرواسب التي يمكن تتبعها باستخدام أجهزة الاستشعار. ولكن بدلاً من السلوك المتوقع، شهد نيلسن وزملاؤه تغيراً أسرع بكثير. بمجرد أن بدأ العلماء في تقليل الأكسجين، توقفت البكتيريا الموجودة تحت السطح عن استهلاك كبريتيد الهيدروجين من الطين. علاوة على ذلك، كان هذا التوقف في النشاط الأيضي علامة على أن البكتيريا الموجودة في الوحل أدركت على الفور تقريبًا أن شيئًا ما في البيئة الأعلى منها بكثير قد تغير. كما لاحظ الباحثون حدوث تغيرات سريعة جدًا في درجة حموضة الماء في بيكار.
يقول نيلسن إن هذه التفاعلات حدثت بسرعة كبيرة جدًا بحيث لا يمكنها استيعاب أي تغيرات كيميائية أو عمليات جزيئية مثل التناضح. والاحتمال الأكثر ترجيحًا، كما ذكر هو وفريقه في عدد فبراير من مجلة Nature، هو أن البكتيريا تتواصل كهربائيًا مع بعضها البعض، عن طريق نقل الإلكترونات ذهابًا وإيابًا. كيف بالضبط يفعلون هذا؟ لا يزال الأمر غير واضح، لكن نيلسن يفترض أن الكائنات الحية كلها متصلة ببعضها البعض من خلال شبكة إلكترونية مجهرية، ربما تكون مصنوعة من حبيبات معدنية، مثل الحديد والمنغنيز، الموجودة في الرواسب البحرية.

إذا تبين أن الفكرة السلكية صحيحة، فإنها ستحول المجتمع البكتيري إلى شبكة كهربائية متقاطعة بين الرواسب والرواسب - شبكة تمتد على مدى 20 كيلومترًا إذا غيرنا المقياس إلى الإنسان. فبدلاً من تلقي الأكسجين من السطح وتحويله إلى طاقة - وهو أمر يقول الباحثون إنه غير ممكن نظراً لسمك الرواسب الموحلة - تتلقى البكتيريا الموجودة في الرواسب الطاقة ببساطة من إلكترونات الشبكة. واستجابة لذلك، يمكنهم البقاء على قيد الحياة أثناء غمرهم بالمياه والاستمرار في إرسال العناصر الغذائية مرة أخرى إلى زملائهم من مزودي الطاقة، من خلال الحركة الكيميائية.

ومع ذلك، يقول نيلسن، إن اللغز لم يتم حله بالكامل، وهناك الكثير مخفي حول الطريقة التي تعمل بها الشبكة الكهربائية. "مما تتكون الأسلاك الكهربائية؟" سأل. "كيف تتصل بالخلايا ومع بعضها البعض؟ وكيف يتم بناؤها؟"

ويوافق عالم الأحياء الجيولوجية كينت نيلسون من جامعة جنوب كاليفورنيا في لوس أنجلوس على أن النتائج الجديدة "تقع ضمن فئة التفسيرات الأخرى غير الكيمياء التي يجب أن يكون هناك". والإثارة الآن تكمن في إيجاد الآليات الأخرى لحركة الإلكترونات".

للحصول على الأخبار في العلوم