قال ليوناردو دافنشي ذات مرة: «إننا نعرف عن حركات الأجرام السماوية أكثر مما نعرفه عن التربة التي تحت أقدامنا».
ويتفق جيمس تيدجي، خبير علم الأحياء الدقيقة المشهور عالمياً في جامعة ولاية ميشيغان، مع وجهة نظر ليوناردو. لكنه يأمل في تغيير ذلك من خلال دراسة المنطقة الحرجة، وهي جزء من "الجلد الحي" الديناميكي للأرض.
وقال تيجي: "تمتد المنطقة الحرجة من قمم الأشجار إلى أسفل التربة، ويصل عمقها إلى 700 قدم". "تدعم هذه المنطقة معظم أشكال الحياة على الأرض لأنها تنظم العمليات الأساسية مثل تكوين التربة، ودورة المياه، ودورة المغذيات التي تعتبر ضرورية لإنتاج الغذاء، وجودة المياه، وصحة النظام البيئي. وعلى الرغم من أهمية المنطقة الحرجة العميقة، إلا أنها لا تزال منطقة جديدة لأنها منطقة غير مستكشفة نسبيًا، وغير مستكشفة إلى حد كبير من الكوكب."
اكتشف تيدجي، الأستاذ الفخري المتميز في أقسام علم الأحياء الدقيقة وعلم الوراثة والمناعة وعلوم النبات والتربة والميكروبات بجامعة ولاية ميشيغان، شعبة مختلفة تمامًا، أو فئة رئيسية، تسمى CSP1-3 في هذا العالم الواسع وغير المستكشف من الكائنات الحية الدقيقة. تم العثور على الشعبة الجديدة في عينات التربة على عمق 70 قدمًا في كل من ولاية أيوا والصين. لماذا ايوا والصين؟ وقال تيدجي: "نظرًا لأن التربة في كلا المنطقتين عميقة جدًا ومتشابهة، فقد تساءلنا عما إذا كان حدوثها أكثر انتشارًا وليس مقتصرًا على منطقة واحدة فقط".
استخرج فريق تيدي الحمض النووي من هذه التربة العميقة، ووجد أن أسلاف CSP1-3 عاشوا في الماء – الينابيع الساخنة والمياه العذبة – منذ ملايين السنين. خلال تاريخهم التطوري، خضعوا لتحول رئيسي واحد على الأقل في الموائل، وفي النهاية استعمروا بيئات التربة - التربة السطحية الأولى، ثم التربة العميقة لاحقًا.
كما وجد تيج أن هذه الكائنات الحية الدقيقة نشطة. وقال "معظم الناس يعتقدون أن هذه الكائنات الحية تشبه الجراثيم أو في حالة نائمة". "لكن الاستنتاج الرئيسي الذي توصلنا إليه من فحص الحمض النووي الخاص بهم هو أن هذه الكائنات الحية الدقيقة كانت نشطة وتنمو ببطء."
تفاجأ تيدي أيضًا عندما اكتشف أن هذه الميكروبات لم تكن أعضاءً نادرين في المجتمع، بل كانت مهيمنة؛ وفي بعض الحالات، كانوا يشكلون 50 بالمائة أو أكثر من المجتمع، وهو ما لم يسبق رؤيته في التربة السطحية.
وأضاف تيجي: "أعتقد أن هذا يحدث لأن التربة العميقة هي بيئة مختلفة تمامًا، وقد تطورت هذه المجموعة من الكائنات الحية على مدى فترة طويلة من الزمن للتكيف مع بيئة التربة الفقيرة هذه".
التربة هي أكبر مرشح للمياه على وجه الأرض. عندما يتدفق الماء عبر التربة، يتم تنقيته من خلال العمليات الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية. عادة ما تكون التربة السطحية، حيث تنمو معظم جذور النباتات، صغيرة بما يكفي لتتحرك مياه الأمطار عبرها بسرعة. لكن حجم التربة العميقة أكبر بكثير. وُلد CSP1-3 لهذا الغرض. تتغذى على الكربون والنيتروجين المغسول من التربة السطحية، لاستكمال عملية التنقية.
وقال تيجي: "إن CSP1-3 يشبه الزبال، حيث يقوم بتنظيف الأشياء التي تأتي عبر سطح التربة". "لقد تم قطع عملهم بالنسبة لهم."
وقال تيج إن الخطوة التالية هي زراعة بعض الميكروبات في المختبر، وإذا تمكنت من النمو، فيمكننا معرفة المزيد عن فسيولوجيتها الفريدة التي تجعلها ناجحة جدًا في بيئات التربة العميقة. هذه ليست مهمة سهلة. لا يمكن استزراع معظم الكائنات الحية الدقيقة لأنه من الصعب تكرار الظروف التي تعيش وتنمو فيها.
على سبيل المثال، نظرًا لأن أسلاف CSP1-3 عاشوا في الينابيع الساخنة، يحاول مختبر تيديجي زراعتها في درجات حرارة عالية كمثال لاختبار ظروف نمو جديدة بناءً على معلوماتهم الجينومية.
ولكن إذا كان أي شخص يستطيع القيام بذلك، فهو تيدجي، لأنه اكتشف أيضًا الكائنات الحية الدقيقة التي يمكنها إزالة الكلوريدات.
وقال: "إن الآليات الفسيولوجية لـ CSP1-3 مدفوعة بخصائصها البيوكيميائية، لذلك قد تكون هناك بعض الجينات المثيرة للاهتمام مع استخدامات أخرى". "على سبيل المثال، نحن لا نعرف حتى الآن قدرتها على استقلاب الملوثات المزعجة، وإذا تمكنا من فهم ذلك، فيمكننا المساعدة في حل واحدة من أكثر المشاكل إلحاحا على وجه الأرض."
تم تجميعها من /ScitechDaily