تويت
عند حدوث حادثة تسرب نفطي فإن الكائنات الأصغر هي من يؤدي الجزء الأكبر من مهمة التنظيف. لكن العلماء يعرفون القليل جدًا بخصوص الأدوات التي تمتلكها تلك الكائنات الضئيلة في جعبتها. الآن، وبفضل دراسة جديدة، اكتشف العلماء دورة جديدة كليًا لانبعاث وإعادة تدوير الهيدروكربونات الطبيعية، تسهل العديد من الكائنات الدقيقة تلك العملية، ما قد يساعدنا على فهم أفضل لقدرة بعض الميكروبات على تنظيف المحيط عند حدوث التسرب النفطي.
فوفقًا لما صرح به كونور لوف من جامعة كاليفورنيا، سانتا باربارا: «يضيف نوعان فقط من البكتيريا كمية من الهيدروكربونات في المحيط سنويًا قد تصل إلى 500 مرة أكثر من مجموع كافة الإضافات البترولية، بما في ذلك التسرب النفطي الطبيعي والبشري وتصريف الوقود من اليابسة».
ولكن على عكس الهيدروكربونات التي تدفع بها البشرية إلى المحيط، لا تعد تلك نفايات لا يُعاد تدويرها.
تنتشر الهيدروكربونات تلك -عادة ما تكون في صورة بنتاديكان (nC15)- عبر 40% من مساحة سطح الأرض، وتتغذى الميكروبات عليها. تُدوّر تلك الهيدروكربونات باستمرار، فقد قدر لوف وفريقه وجود قرابة 2 مليون طن متري في المياه في أي لحظة. يشرح لوف: «كل يومين تُستهلك وتُنتج كل البنتاديكان الموجود في المحيط».
الآن نجد البصمة الهيدروكربونية للبشرية في كل الجوانب المحيطة بنا. تنتشر تلك الانبعاثات المتكونة من الكربون والهيدروجين بأكثر من طريقة، يأتي أغلبها من استخراج الوقود الأحفوري واستخدامه، إضافةً إلى البلاستيك والطهو والشموع والدهانات وغيرها. لذلك فمن البديهي أن آثار انبعاثاتنا قد شلت قدرتنا على مشاهدة دورة الهيدروكربونات التي تحدث طبيعيًا في المحيطات. استغرق الأمر الكثير من المجهود للتعرف على تلك الدورة لأول مرة.
بعيدًا عن كافة مصادر الهيدروكربونات المنبعثة بفعل البشر، وفي المياه الفقيرة غذائيًا للمحيط الأطلسي الشمالي شبه المداري، وضع الفريق سفينةً في مواجهة الرياح، كي يتجنبوا تلويث مواقع الدراسة السبعة بالبنتاديكان الموجود في وقود السفينة. لا يمكن لأحد أن يطهو أو يدخن أو يلون على سطح السفينة خلال فترة جمع العينات.
يقول عالم الأرض ديفيد فالنتاين من جامعة كاليفورنيا، سانتا باربارا: «لا أدري إن كنتَ على سفينة فترة طويلة من قبل أم لا، ولكنك ترسم كل يوم. لأمر أشبه بجسر البوابة الذهبية: تبدأ من أحد النهايات، وحين تصل إلى النهاية الأخرى، يحين الوقت للبدء مجددًا».
حين كانوا على اليابسة، تأكد العلماء من أن عينات البنتاديكان في مياه البحر كانت من أصل حيوي باستخدام كروماتوغرافيا الغاز. بتحليل البيانات، وجدوا أن تركيزات البنتاديكان تزداد بزيادة تركيز خلايا البكتيريا الزرقاء، بينما كان التوزيع الجغرافي والرأسي للهيدروكربونات ثابتًا عبر تلك البيئة الميكروبية.
تنتج المتعاقبة الحبيبية وبكتيريا Prochlorococcus قرابة الربع من المواد العضوية في المحيط (الإنتاج الأولي) بواسطة تحويل الطاقة الشمسية، وأثبتت التحاليل المعملية أنها تنتج البنتاديكان خلال العملية. يشرح فالنتاين أن البكتيريا الزرقاء تستخدم البنتاديكان عادة بمثابة مكون أقوى للأغشية الخلوية عالية الانحناء، مثل تلك الموجودة في البلاستيدات الخضراء (المسؤولة عن البناء الضوئي).
تتبع دورة البنتاديكان في المحيط أيضًا التدوير اليومي لتلك البكتيريا الزرقاء خلال هجرتها العمودية في المياه استجابةً للتغيرات في شدة الإضاءة خلال اليوم.
بجمع تلك النتائج معًا، فإن البكتيريا الزرقاء هي مصدر البنتاديكان الحيوي، الذي تستخدمه الكائنات الدقيقة الأخرى لإنتاج ثاني أكسيد الكربون الذي تستخدمه البكتيريا الزرقاء مرة أخرى لإكمال الدورة.
تعرّف فريق لوف على الكثير من البكتيريا والعتائق العالقة بالسطح التي تزدهر نتيجة إضافة البنتاديكان في عيناتها. بعد ذلك اختُبرت قدرة الميكروبات المستهلكة للهيدروكربونات على تكسير المنتجات البترولية. أضاف العلماء هيدروكربونات بترولية إلى العينات تدريجيًا لتحاكي المناطق ذات التسربات النفطية النشطة في خليج المكسيك.
لسوء الحظ، فقط العينات من المناطق التي تعرضت بالفعل للهيدروكربونات غير العضوية احتوت على الميكروبات التي ازدهرت نتيجة لاستهلاك تلك المواد.
أظهرت اختبارات الحمض النووي جينات يُعتقد أنها تشفر بروتينات قادرة على تفكيك تلك الهيدروكربونات التي تنوعت بين الميكروبات القادرة على التهام الهيدروكربونات الحيوية وتلك القادرة على التهام نظيرتها البترولية.
قال فالنتين: «أثبتنا أن في المحيط دورة هيدروكربونية ضخمة وسريعة، وهي تختلف عن قدرته على الاستجابة للإضافات البترولية».
بدأ الباحثون في ترتيب الجينوم الخاص بالميكروبات في عيناتهم للوصول إلى المزيد من الفهم للنظام البيئي والتركيب العضوي لتلك الكائنات المساهمة في دورة الهيدروكربونات الطبيعية على كوكب الأرض.
صرح لوف: «أظن أن تلك النتائج تكشف أننا لا نعرف الكثير عن الأنظمة البيئية للعديد من الكائنات الحية المستهلكة للهيدروكربونات».
فوفقًا لما صرح به كونور لوف من جامعة كاليفورنيا، سانتا باربارا: «يضيف نوعان فقط من البكتيريا كمية من الهيدروكربونات في المحيط سنويًا قد تصل إلى 500 مرة أكثر من مجموع كافة الإضافات البترولية، بما في ذلك التسرب النفطي الطبيعي والبشري وتصريف الوقود من اليابسة».
ولكن على عكس الهيدروكربونات التي تدفع بها البشرية إلى المحيط، لا تعد تلك نفايات لا يُعاد تدويرها.
تنتشر الهيدروكربونات تلك -عادة ما تكون في صورة بنتاديكان (nC15)- عبر 40% من مساحة سطح الأرض، وتتغذى الميكروبات عليها. تُدوّر تلك الهيدروكربونات باستمرار، فقد قدر لوف وفريقه وجود قرابة 2 مليون طن متري في المياه في أي لحظة. يشرح لوف: «كل يومين تُستهلك وتُنتج كل البنتاديكان الموجود في المحيط».
الآن نجد البصمة الهيدروكربونية للبشرية في كل الجوانب المحيطة بنا. تنتشر تلك الانبعاثات المتكونة من الكربون والهيدروجين بأكثر من طريقة، يأتي أغلبها من استخراج الوقود الأحفوري واستخدامه، إضافةً إلى البلاستيك والطهو والشموع والدهانات وغيرها. لذلك فمن البديهي أن آثار انبعاثاتنا قد شلت قدرتنا على مشاهدة دورة الهيدروكربونات التي تحدث طبيعيًا في المحيطات. استغرق الأمر الكثير من المجهود للتعرف على تلك الدورة لأول مرة.
بعيدًا عن كافة مصادر الهيدروكربونات المنبعثة بفعل البشر، وفي المياه الفقيرة غذائيًا للمحيط الأطلسي الشمالي شبه المداري، وضع الفريق سفينةً في مواجهة الرياح، كي يتجنبوا تلويث مواقع الدراسة السبعة بالبنتاديكان الموجود في وقود السفينة. لا يمكن لأحد أن يطهو أو يدخن أو يلون على سطح السفينة خلال فترة جمع العينات.
يقول عالم الأرض ديفيد فالنتاين من جامعة كاليفورنيا، سانتا باربارا: «لا أدري إن كنتَ على سفينة فترة طويلة من قبل أم لا، ولكنك ترسم كل يوم. لأمر أشبه بجسر البوابة الذهبية: تبدأ من أحد النهايات، وحين تصل إلى النهاية الأخرى، يحين الوقت للبدء مجددًا».
حين كانوا على اليابسة، تأكد العلماء من أن عينات البنتاديكان في مياه البحر كانت من أصل حيوي باستخدام كروماتوغرافيا الغاز. بتحليل البيانات، وجدوا أن تركيزات البنتاديكان تزداد بزيادة تركيز خلايا البكتيريا الزرقاء، بينما كان التوزيع الجغرافي والرأسي للهيدروكربونات ثابتًا عبر تلك البيئة الميكروبية.
تنتج المتعاقبة الحبيبية وبكتيريا Prochlorococcus قرابة الربع من المواد العضوية في المحيط (الإنتاج الأولي) بواسطة تحويل الطاقة الشمسية، وأثبتت التحاليل المعملية أنها تنتج البنتاديكان خلال العملية. يشرح فالنتاين أن البكتيريا الزرقاء تستخدم البنتاديكان عادة بمثابة مكون أقوى للأغشية الخلوية عالية الانحناء، مثل تلك الموجودة في البلاستيدات الخضراء (المسؤولة عن البناء الضوئي).
تتبع دورة البنتاديكان في المحيط أيضًا التدوير اليومي لتلك البكتيريا الزرقاء خلال هجرتها العمودية في المياه استجابةً للتغيرات في شدة الإضاءة خلال اليوم.
بجمع تلك النتائج معًا، فإن البكتيريا الزرقاء هي مصدر البنتاديكان الحيوي، الذي تستخدمه الكائنات الدقيقة الأخرى لإنتاج ثاني أكسيد الكربون الذي تستخدمه البكتيريا الزرقاء مرة أخرى لإكمال الدورة.
تعرّف فريق لوف على الكثير من البكتيريا والعتائق العالقة بالسطح التي تزدهر نتيجة إضافة البنتاديكان في عيناتها. بعد ذلك اختُبرت قدرة الميكروبات المستهلكة للهيدروكربونات على تكسير المنتجات البترولية. أضاف العلماء هيدروكربونات بترولية إلى العينات تدريجيًا لتحاكي المناطق ذات التسربات النفطية النشطة في خليج المكسيك.
لسوء الحظ، فقط العينات من المناطق التي تعرضت بالفعل للهيدروكربونات غير العضوية احتوت على الميكروبات التي ازدهرت نتيجة لاستهلاك تلك المواد.
أظهرت اختبارات الحمض النووي جينات يُعتقد أنها تشفر بروتينات قادرة على تفكيك تلك الهيدروكربونات التي تنوعت بين الميكروبات القادرة على التهام الهيدروكربونات الحيوية وتلك القادرة على التهام نظيرتها البترولية.
قال فالنتين: «أثبتنا أن في المحيط دورة هيدروكربونية ضخمة وسريعة، وهي تختلف عن قدرته على الاستجابة للإضافات البترولية».
بدأ الباحثون في ترتيب الجينوم الخاص بالميكروبات في عيناتهم للوصول إلى المزيد من الفهم للنظام البيئي والتركيب العضوي لتلك الكائنات المساهمة في دورة الهيدروكربونات الطبيعية على كوكب الأرض.
صرح لوف: «أظن أن تلك النتائج تكشف أننا لا نعرف الكثير عن الأنظمة البيئية للعديد من الكائنات الحية المستهلكة للهيدروكربونات».