نظرة عامة
تعيش بكتيريا بالفعل في البحر الميت، لكن كثيراً من الكائنات الدقيقة الموجودة في مياهه الملحية المفتوحة تنتمي إلى العتائق، وهي نطاق مستقل من الحياة. وهذا فرق مهم: فالبكتيريا والعتائق والطحلب الأخضر Dunaliella تعيش في ظروف مختلفة وتستخدم استراتيجيات كيميائية حيوية مختلفة.
ولا يتوزّع هذا المجتمع بانتظام أيضاً. فعينة من السطح، ورواسب القاع، وطين الشاطئ، وغشاء حيوي بجوار ينبوع تحت الماء لا تمثّل الموئل نفسه. ويجمع دليل ما يعيش في البحر الميت هذه البيئات في صورة أوسع.
هل بكتيريا البحر الميت بكتيريا فعلاً؟
بعضها كذلك. فقد رصد الباحثون خلايا بكتيرية من البحيرة ورواسبها وزرعوها مخبرياً. وتوجد العتائق أيضاً، وهي بارزة في دراسات المحلول الملحي المفتوح الأعلى تركيزاً. وتسمية كل كائن مجهري بكتيريا تمحو فرقاً بيولوجياً أساسياً.
تقدّم عينة سطحية بحجم لتر واحد جُمعت في يونيو 2015 مثالاً مفيداً. فقد كشف تسلسل الحمض النووي عالي الإنتاجية عن DNA منسوب إلى النطاقَين. وتصف النسب تلك العينة والمكان والتاريخ والطريقة؛ وليست تعداداً دائماً للبحيرة كلها.
وينطبق الحذر نفسه على قوائم الأجناس. فقد يكشف مسح الحمض النووي كائنات لا ترصدها دراسة تعتمد على الاستزراع، بينما قد تحتوي عينة طينية أسطوانية أو حصيرة ميكروبية عند ينبوع على مجموعات لا توجد في السائل فوقها.
تشمل ميكروبات البحر الميت البكتيريا والعتائق، لكن وفرتها تعتمد على مكان أخذ العينات وتوقيته وطريقته. ولا توجد قائمة واحدة ثابتة بالأنواع للبحيرة كلها.
يدعم الحوض المفتوح عموماً عدداً أقل بكثير من الخلايا مقارنة بالبيئات المائية العادية. ولا يستطيع هذا المجتمع المجهري المتناثر دعم أسماك أو نباتات مقيمة أو شبكة غذائية مألوفة لبحيرة. ويشرح موضوع غياب الأسماك لماذا لا يمكن نقل تكيّف خلية ميكروبية إلى مستوى سمكة.
كيف تتكيّف الميكروبات مع ملوحة البحر الميت؟
في دراسة منشورة عام 2014، بلغ تركيز الأملاح الذائبة في عينة مياه البحر الميت 338 غراماً لكل لتر. وهذا تركيز محسوب بالحجم، وليس نسبة مئوية من كتلة المحلول الملحي. والتركيب مهم بقدر التركيز: فالمغنيسيوم والكالسيوم والبوتاسيوم والصوديوم والكلوريد موجودة بنسب تختلف عن مياه البحر العادية، ما يعرّض الخلايا لإجهاد تناضحي وأيوني شديد. ويقدّم دليل ملوحة البحر الميت المقارنة الفيزيائية بمزيد من التفصيل.
تفقد الخلية غير المتكيّفة سوائلها إلى الوسط المحيط، وقد تعطل التركيزات الأيونية العالية البروتينات والأغشية. وتستخدم بعض العتائق شديدة المحبة للملوحة استراتيجية إدخال الأملاح، فتحافظ على تركيز مرتفع للبوتاسيوم داخل الخلية وتعتمد على آليات خلوية متكيّفة مع تلك الظروف.
يتّبع Dunaliella مساراً آخر. فهذا الطحلب الأخضر وحيد الخلية يراكم الغليسرول لموازنة الضغط الخارجي من دون مطابقة مزيج الأيونات المحيط داخل الخلية. ووجوده لا يعني أن طبقة خضراء تغطي السطح عادة؛ فالنمو الكبير يحتاج إلى تخفيف غير معتاد للملوحة وظروف غذائية مناسبة.
لماذا كان الازدهار الأحمر عام 1992 غير معتاد؟
خفّفت الأمطار الغزيرة والسيول خلال شتاء 1991 إلى 1992 ملوحة الأمتار الخمسة العليا إلى نحو 70 بالمئة من ملوحتها السابقة. ومع توافر الفوسفات أيضاً، تكاثر Dunaliella. ثم ازدادت العتائق المحبة للملوحة، وساعدت أصباغها الكاروتينية على إكساب الطبقة العليا لوناً أحمر.
كان الحدث قصيراً. فقد أوردت دراسة أصلية ما يصل إلى 15,000 خلية من Dunaliella لكل مليلتر أثناء الازدهار، بينما وصفت أبحاث ميكروبية لاحقة كثافات للعتائق بلغت نحو 35 مليون خلية لكل مليلتر. وتخصّ هذه القياسات ظروف عام 1992 الاستثنائية، لا زيارة عادية أو الوقت الحاضر.
وكان ازدهار أصغر قد وُثّق عام 1980. وفي السنوات الفاصلة، ثم بعد انحسار حدث 1992، عادت البحيرة إلى ظروف تدعم نمواً أقل بكثير. ولا يتيح أي قياس حالي التنبؤ بموعد حدوث ازدهار أحمر آخر.
أين يجد العلماء بكتيريا البحر الميت؟
تجيب بيئات البحث الرئيسية عن أسئلة مختلفة:
- تكشف المياه الملحية المفتوحة الكائنات التي تستمر في العيش تحت أقسى الظروف الكيميائية.
- تحتوي رواسب القاع وطين الشاطئ على مسام ومواد عضوية وتدرّجات كيميائية لا توجد في السائل فوقها.
- تنشئ الينابيع العذبة والقليلة الملوحة مناطق انتقالية ضيقة تتغيّر فيها الملوحة والمغذّيات بسرعة.
- تضم الأغشية الحيوية حول بعض فوهات الينابيع مجتمعات أكثر كثافة وتنوّعاً من المياه الملحية المحيطة القريبة.
أخذت دراسة ميدانية عام 2012 عينات من أنظمة ينابيع تحت الماء على امتداد الشاطئ الغربي. وحدّد الباحثون حول المخارج بكتيريا تختزل الكبريتات، وبكتيريا النترجة، ومجموعات تشارك في دورة الحديد، وبكتيريا الكبريت الخضراء، وبكتيريا زرقاء، ومجتمعات من العتائق. وتخصّ هذه النتائج عينات محلية من الينابيع والرواسب والحصائر الميكروبية؛ ولا تعني أن البحيرة المفتوحة تتمتع بالتنوّع نفسه.
هذه الفوهات بيئات بحثية وليست معالم للزيارة. ادخل البحيرة فقط عبر منطقة استحمام مسموح بها وتحت إشراف فعّال، واتبع قواعد السباحة في البحر الميت.
ماذا يمكن أن تكشف أبحاث ميكروبات البحر الميت؟
تمنح هذه الكائنات العلماء نماذج طبيعية لدراسة عمل البروتينات والأغشية والجينات والكيمياء الداخلية تحت إجهاد شديد من المغنيسيوم والملوحة. ويمكن أن تُظهر مقارنة المجتمعات أثناء الازدهار وخارجه كيف يعيد تغيّر بيئي صغير تشكيل نظام بيئي متطرّف.
درس الباحثون إنزيمات ثابتة في الملوحة وأصباغاً وبوليمرات ومركبات واقية لاحتمال استخدامها في التقنية الحيوية. ولا تثبت هذه الأعمال سوى إمكانات بحثية. فالعثور على كائن أو جزيء مفيد لا يثبت أنه يدعم بالفعل عملية تجارية أو منتجاً استهلاكياً أو علاجاً طبياً.
يمكن أن تغيّر التبدّلات في التدفّق الوارد والاختلاط والأرض المنكشفة أماكن جمع العينات ومحتواها. ويربط دليل بيئة البحر الميت القصة المجهرية بالحوض المادي المتغيّر.
أسئلة شائعة
هل توجد حياة في البحر الميت؟
نعم. توجد بكتيريا وعتائق متكيّفة مع الملح في المياه الملحية والرواسب، بينما تكاثر Dunaliella خلال أحداث نادرة خفّت فيها الملوحة. ومعظم هذه الحياة مجهري ومتناثر ويعتمد بشدة على الموئل الذي أُخذت منه العينة.
هل العتائق هي نفسها البكتيريا؟
لا. إنهما نطاقان مستقلان من الحياة، بينهما فروق مهمة في بنية الخلية وكيميائها. وقد يضم كلاهما كائنات تتحمل الملح، لكن كثيراً من الميكروبات البارزة في دراسات المياه الملحية المفتوحة من العتائق.
لماذا تحوّل البحر الميت إلى الأحمر عام 1992؟
خفّفت الأمطار والسيول ملوحة الطبقة العليا، ما سمح بنمو Dunaliella عند توافر المغذّيات. وازدادت العتائق المحبة للملوحة لاحقاً، وساهمت أصباغها الكاروتينية في اللون الأحمر. وانتهى الازدهار مع تغيّر الظروف.
كيف تتحمّل كائنات البحر الميت الدقيقة كل هذا الملح؟
تحل المجموعات المختلفة المشكلة بطرق مختلفة. فتحافظ بعض العتائق على تركيز مرتفع من البوتاسيوم داخلها، ولديها بروتينات ملائمة للظروف المالحة. أما Dunaliella فيراكم الغليسرول. وتساعد الاستراتيجيتان على ضبط الإجهاد التناضحي، لكن أياً منهما ليس عاماً لدى جميع الميكروبات.
هل يمكن استخدام كائنات البحر الميت الدقيقة في التقنية الحيوية؟
تُدرس هذه الكائنات لاستخدامات محتملة تشمل إنزيمات ثابتة في الملوحة وأصباغاً وبوليمرات ومركبات أخرى. ولا يزال كل تطبيق يحتاج إلى أدلة منفصلة على الأداء والسلامة والإنتاج على نطاق واسع واستيفاء المتطلبات التنظيمية.
