باحث مصري يكشف عن مجموعة من العلاقات المركبة للكائنات المجهرية في المحيط المتجمد الجنوبي

في دراسه حديثه نشرت في دوريه الاكاديميه الوطنيه للعلوم (Proceedings of the National Academy of Sciences; PNAS)، كشف مجموعه من الباحثين عن سلسله من العلاقات المركبه بين الكائنات المجهريه في المحيط المتجمد الجنوبي وكيفيه تاثيرها علي الشبكات الغذائية البحريه في السواحل الجنوبيه للمحيط. ضم الفريق باحثين من معهد كريج فنتر (JCVI)، وجامعة كاليفورنيا في سان دييجو (SIO UCSD)، وجامعة جنوب كاليفورنيا (USC)، ومعهد فيرجينيا للعلوم البحريه (VIMS) بالتعاون مع الجامعة الأمريكية بالقاهرة.

وسافر بعض الباحثين الي سواحل المحيط المتجمد الجنوبي وقاموا بجمع عينات من المياه المتجمده التي تتعرض لاشعه الشمس وقاموا باجراء التجارب في مركز ابحاث ماك مردو في القارة القطبية الجنوبية. قام الدكتور احمد مصطفي، استاذ مشارك في المعلوماتيه الحيويه وعلم الجينوم في الجامعه الامريكيه بالقاهره بالتحاليل الحسابيه والاحصائيه لهذه الدراسه من القاهره، بالتعاون وبدعم من فريق البنيه التحتيه للتكنولوجيا بالجامعه.

ويعد المحيط الجنوبي حول القاره القطبيه الجنوبيه هو موطن لمجتمعات هائله من العوالق النباتيه. وقد اعتبر العلماء منذ فتره طويله ان نمو هذه الكائنات الحية الدقيقه يعتمد علي توافر الحديد والضوء. الان، وبفضل الدراسه الجديده التي نشرت في دوريه الاكاديميه الوطنيه للعلوم فان الصوره تبدو اكثر تعقيدا، علي غرار الدراما المسرحيه ولكن يقوم بدور البطوله الميكروبات البحريه.

وتعد الكائنات المجهريه، العوالق النباتيه (الطحالب وحيد الخليه) والبكتيريا التي تعيش معلقه في مياه البحر في قاعده الشبكه الغذائيه البحريه، هي اساس نجاح المخلوقات المميزه للقاره القطبيه الجنوبيه مثل طيور البطريق والفقمه (أسود البحر) وارك (الحيتان القاتله).

بالرغم من ان الباحثين وجدوا ان المياه تعج بنوع معين من العوالق النباتيه يسمي الدياتومات، اظهرت الدياتومات مظاهر خلويه مميزه لسوء التغذيه. وخلافاً لمعظم المحيطات التي لا تحتوي علي كميات كافيه من النيتروجين او الفوسفور لنمو مستدام للعوالق النباتيه، فان الدياتومات في المياه النائيه في المحيط الجنوبي يتضورون جوعاً من نقص الحديد ونقص فيتامين B12، تماماً مثل الفيتامينات و المكملات المعدنيه، والتي يتناولها الانسان في وجبه الافطار.

وقالت الدكتوره ايرين برتراند، الباحث الرئيسي للدراسه وباحث سابق في JCVI وSIO وهي الان استاذ مساعد في جامعه دالهوزي في هاليفاكس بكندا، “تماماً مثل البشر، تحتاج العوالق النباتيه للفيتامينات، بما في ذلك فيتامين B12 من اجل البقاء علي قيد الحياه. لقد اظهرنا في البحث ان العوالق النباتيه في المحيط الجنوبي تكتسب هذا المورد الثمين من مجموعه معينه من البكتيريا ويبدو ان هذه البكتيريا في المقابل تعتمد بشكل مباشر علي العوالق النباتيه لتزويدها بالغذاء والطاقه.” وطبقا لما تقوله برتراند يزداد الوضع تعقيدا عندما تظهر مجموعه اخري من البكتيريا تعتمد علي الدياتومات للغذاء والطاقه، وتتنافس مع الدياتومات علي الفيتامين الثمين. ثم تتنافس المجموعات الثلاث من الميكروبات علي الحديد النادر في المحيط الجنوبي والنتيجه هي صوره جديده من نظام متوازن غير مستقر مليء بالاثاره الميكروبيه.

وقال الدكتور اندرو الين، وهو استاذ مشارك في SIO وJCVI، “من خلال مجموعه من التجارب الميدانيه وتسلسل الجينوم، حصلنا علي صوره جديده من التفاعلات الميكروبيه التي يقوم عليها نظام بيئي مثير للغايه”.

وقال الدكتور مصطفي الذي قام بالتحاليل الحسابيه لتوصيف انماط التعبير الجيني في تجمعات البكتيريا والعوالق النباتيه، “اجرينا تحاليل حسابيه واحصائيه واسعه النطاق لتحديد هويات العوالق النباتيه ومجموعات البكتيريا في العينات التي تم جمعها من المحيط المتجمد الجنوبي ولمعرفه اي المجموعات الميكروبيه هي المسؤوله عن التمثيل الغذائي والتحولات الكيميائيه الحيويه. وقد تم الاستفاده من التكامل بين هذه النتائج في تشخيص اوضاع التعايش والتفاعل بين اعضاء المجتمع الميكروبي في المحيط الجنوبي.” واضاف الدكتور مصطفي، “وما يسرَ التحليلات الحسابيه والاحصائيه هي البنيه التحتيه للحاسوبات عاليه الانتاجيه في الجامعه الامريكيه بالقاهره”.