ميكروبيوم فريد على سطح كوكبنا

سلطت مقالتان بقيادة EPFL نُشرتا في مجلة “Nature” و”Nature Microbiology” الضوء على التفرد والتعقيد والضعف المرتبط بالمناخ في الميكروبيوم الذي يتغذى على الأنهار الجليدية في العالم.

تحتوي الجداول التي تجفف الأنهار الجليدية على قمم الجبال على كوكبنا على ثروة من الكائنات الحية الدقيقة الفريدة، ومع ذلك لم يكن يُعرف سوى القليل عن هذه النظم البيئية المعقدة حتى وقت قريب. أجرى فريق من العلماء بقيادة EPFL دراسة غير مسبوقة، حيث ألقى نظرة متعمقة على الميكروبيوم الموجود في هذه الجداول التي تغذيها الأنهار الجليدية. أمضى العلماء، بمساعدة المرشدين الجبليين والحمالين، أكثر من خمس سنوات في جمع وتحليل عينات من 170 نهرًا تغذيه الأنهار الجليدية في نيوزيلندا، وجبال الهيمالايا، والقوقاز الروسي، وجبال تيان شان وبامير، وجبال الألب الأوروبية، والدول الاسكندنافية. وغرينلاند وألاسكا وجبال روينزوري في أوغندا وجبال الأنديز الإكوادورية والتشيلية.

قاد البحث توم باتين، أستاذ العلوم البيئية ورئيس مختبر RIVER التابع لـ EPFL، كجزء من اختفاء الأنهار الجليدية. وتم نشر النتائج الرئيسية التي توصل إليها العلماء في مجلة Nature and Nature Microbiology في الأول والثاني من يناير 2025.

الأطلس الميكروبي

تعد الجداول التي تغذيها الأنهار الجليدية من أكثر النظم البيئية للمياه العذبة تطرفًا في العالم، وجميعها تتمتع بنفس الخصائص إلى حد كبير: درجات حرارة قريبة من الصفر، وتركيزات منخفضة من العناصر الغذائية، وعدم وجود ضوء الشمس تقريبًا في الشتاء، والأشعة فوق البنفسجية القوية في الصيف. تقول ليلى عزت، باحثة ما بعد الدكتوراه والمؤلفة الرئيسية لمقالة Nature: “نظرًا للظروف القاسية في الجداول التي تغذيها الأنهار الجليدية، توقعنا أن نشهد انخفاضًا في التنوع الميكروبي بشكل عام مع تغير طفيف من سلسلة جبال إلى أخرى”. “لكن تحليلاتنا أثبتت عكس ذلك – فهناك كمية ملحوظة من التنوع البيولوجي الميكروبي والجغرافيا الحيوية عبر الجداول التي تغذيها الأنهار الجليدية في العالم.”

اعتمد العلماء على النتائج التي توصلوا إليها لوضع أول أطلس عالمي للميكروبات في الجداول التي تغذيها الأنهار الجليدية. واكتشفوا ميكروبيومًا فريدًا في هذه البيئات، وهو يختلف بوضوح عن أنظمة الغلاف الجليدي الأخرى. ومن المثير للاهتمام أنهم وجدوا أن ما يقرب من نصف البكتيريا مستوطنة في سلسلة جبال معينة. وكان هذا صحيحاً بشكل خاص في نيوزيلندا والإكوادور، وهي المناطق المعروفة بالفعل بتنوعها الكبير في النباتات والحيوانات المستوطنة. يعزو العلماء ذلك إلى العزلة الجغرافية للجبال – المشابهة لعزلة الجزر – وإلى الانتقاء الطبيعي الذي يكون قويًا بشكل خاص في البيئات القاسية مثل الجداول التي تغذيها الأنهار الجليدية. الطبيعة

معقدة بشكل مدهش

في مقالة Nature Microbiology، أبلغ العلماء عن تحليلهم لآلاف الجينومات من البكتيريا والعتائق والفطريات والطحالب والفيروسات التي تعيش في الجداول التي تغذيها الأنهار الجليدية. كشفت أبحاثهم عن مدى تعقيد الميكروبيوم الذي يغذي النهر الجليدي والتفاعلات الحيوية العديدة المحتملة التي يحتوي عليها. يقول غريغوار ميشود، المؤلف الرئيسي للمقالة: “من المذهل رؤية النطاق الواسع من استراتيجيات التكيف التي طورتها الكائنات الحية الدقيقة للبقاء على قيد الحياة في هذه البيئة القاسية”. على سبيل المثال، تطورت هذه الكائنات الحية الدقيقة لتتمكن من استقلاب مجموعة متنوعة من المواد – الكربون العضوي، والطاقة الشمسية، والمعادن، وربما حتى الغازات – مما مكنها من سحب الطاقة من العديد من المصادر المختلفة والمتقلبة.

بنك حيوي في فاليه

تم نشر كلا المقالين في أوائل عام 2025 – والذي حددته الأمم المتحدة باعتباره السنة الدولية للحفاظ على الأنهار الجليدية. إن الحفاظ على الأنهار الجليدية لدينا يعني أيضًا حماية الجداول التي تغذيها الأنهار الجليدية والميكروبيوم الخاص بها – وهي مهمة عاجلة نظرًا لمدى سرعة ذوبان الجليد، ولكنها أيضًا مهمة ممكنة. يقول باتين: “بعد أن أمضيت السنوات القليلة الماضية في السفر عبر قمم الجبال على الأرض، أستطيع أن أقول إننا نفقد بوضوح ميكروبيومًا فريدًا مع تقلص الأنهار الجليدية”. وقد دفعه هذا إلى الدعوة إلى إنشاء بنك حيوي لحماية هذا الميكروبيوم وغيره من الميكروبات المتلاشية للأجيال القادمة من الباحثين، ولاستخدامه مع الجيل التالي من التكنولوجيا الحيوية. ويأمل أن يتم إنشاء مثل هذا “القبو الآمن” في فاليه. يقول باتين: “نظرًا للمهارات الموجودة في مركز أبحاث البيئة القطبية وجبال الألب التابع لمدرسة لوزان الاتحادية للفنون التطبيقية (ALPOLE) في فاليه، يبدو هذا مكانًا منطقيًا للبنك الحيوي”.

مراجع

ليلى عزت، هانس بيتر، ماسيمو بوركوين، سوشيل بانو بوسي، جريجوار ميشود، ستيليانوس فوديلياناكيس، تايلر ج. كوهلر، توماس لامي، إيلين جيرز، باراسكيفي براماتفتاكي، فلوريان باير، رامونا ماراسكو، دانييلي دافونشيو، نيكولا ديلويجي، بول ويلمز، مايكل ستيلاس ، مارتينا شون، ماتيو تولوسانو، فنسنت دي Staercke وTom J. Battin، “التنوع والجغرافيا الحيوية للميكروبيوم البكتيري في الجداول التي تغذيها الأنهار الجليدية،” طبيعة، 1 يناير 2024.

جريجوار ميشود، هانس بيتر، سوشيل بانو بوسي، ماسيمو بوركوين، تايلر جيه كوهلر، إيلين جيرز، ليلى عزت، الفريق الميداني لتلاشي الأنهار الجليدية، وتوم ج. باتين، “رسم خرائط للتنوع الميتاجينومي للتيار الذي يتغذى على الأنهار الجليدية في الممالك المتعددة microbiome،” Nature Microbiology، 2 يناير 2025.