الحياة تزدهر في أعماق الأرض

من أزهار وطيور الغابات المطيرة المبهجة إلى أقواس قزح حية للشعاب المرجانية، يعج سطح الأرض بالحياة. ولكن بعضًا من أكثر بيئاتها الحيوية تنوعًا وسحرًا تزدهر في الظلام أدناه. كنا نعتقد أن باطن الأرض كان مكانًا بعيدًا عن المثالية للكائنات الحية. تتمتع الموائل التي يمكنها امتصاص الضوء والدفء من الشمس بالطاقة اللازمة لدعم العديد من أشكال الحياة، ولذلك كانت تُعتبر الأكثر تنوعًا. هذا الرأي يتغير الآن. بقيادة إميل راف من مختبر الأحياء البحرية (MBL)، وودز هول، ماساتشوستس، كشفت أبحاث جديدة عن مجتمعات من الميكروبات تحت الأرض تكاد تكون متنوعة - وأحيانًا أكثر - من الشعاب المرجانية والغابات المطيرة. وجد راف وفريقه أن البكتيريا والعتائق تحت السطحية تزدهر، حتى في الأعماق حيث يكون إمداد الطاقة أقل بكثير مما تتمتع به الكائنات الحية في الموائل التي ترى الشمس. قال الباحثون في دراسة نُشرت مؤخرًا في مجلة "ساينس أدفانسز": "قد تستضيف النظم البيئية تحت السطحية أكثر من نصف الخلايا الميكروبية".

الحفر بشكل أعمق

لقد جمعت الدراسة عينات من طيف واسع من البيئات السطحية وتحت السطحية لمقارنة التنوع الميكروبي عبر اليابسة والبحر، ثم استخدمت تسلسلات الحمض النووي لقياس تنوع البكتيريا والعتائق في كل بيئة.

مقارنة البيئات والعينات في الدراسة

الفئة	أمثلة من البيئات	ما الذي قورِن فيها
تحت السطح	الصخور، طبقات المياه الجوفية، الرواسب العميقة، المناجم، الآبار	تنوع البكتيريا والعتائق في باطن الأرض والمحيط
السطح	الرواسب الضحلة، مياه المحيطات، البحيرات	مقارنة التنوع مع البيئات التي تتلقى ضوء الشمس مباشرة
السطح البيني	الكهوف، الفتحات الحرارية المائية، مناطق التسرب	دراسة البيئات التي تتداخل فيها تأثيرات السطح وتحت السطح
نطاق المقارنة	بيئات بحرية وبرية	قياس الاختلافات بين اليابسة والبحر وبين السطح والأعماق

في الظلام الدامس والرطب

تكشف النتائج أن البيئات تحت السطحية ليست فقيرة حيويًا كما كان يُظن، بل تضم مجموعات متنوعة من العتائق والبكتيريا تختلف باختلاف الموطن، مع أهمية خاصة للكهوف والرواسب البحرية والبيئات البينية.

أبرز المجموعات الميكروبية ووظائفها

يورياركيوتا

عتائق · إنتاج الميثان

تزدهر في البيئات الحارة، وتُقلل ثاني أكسيد الكربون لتوليد الميثان، ما يجعلها مهمة علميًا وعمليًا.

أسغارركيوتا

عتائق · قرب تطوري

تحظى باهتمام خاص لأنها تُعد من أقرب الأقارب القديمة لحقيقيات النوى، ما يساعد في فهم تطور الحياة المعقدة.

النيتروسبيروتا

بكتيريا · أكسدة الأمونيا

شعبة شائعة في باطن الأرض، وبعض أنواعها قادرة على أكسدة الأمونيا ضمن دورات كيميائية حيوية أساسية.

البروتيوبكتيريا

بكتيريا · كيمياء الغلاف الجوي

تعيش بعض أنواعها في خنادق المحيطات العميقة، وتؤكسد أول أكسيد الكربون بما يؤثر بشكل غير مباشر في كيمياء الغلاف الجوي.

ديسولفوباكتيريا وميثيلوميرابيلوتا

بكتيريا · كبريتات وميثان

تسهم الأولى في اختزال الكبريتات وقد تفيد في تنظيف التربة الملوثة، بينما تساعد الثانية على ضبط مستويات الميثان عبر أكسدته.

أمر غير متوقع

يزداد التنوع الكلي مع العمق

النتيجة كانت مفاجئة لأن المستويات الأعمق من باطن الأرض توفر طاقة أقل بكثير من البيئات السطحية.

ازداد التنوع الكلي مع العمق. كان هذا مُفاجئًا نظرًا لانخفاض الطاقة المُتاحة في المستويات الأعمق من باطن الأرض. بالنسبة للعتائق، ازداد التنوع مع زيادة العمق في البيئات الأرضية، ولكن ليس في البيئات البحرية. حدث الشيء نفسه مع البكتيريا، باستثناء البيئات البحرية بدلًا من البيئات الأرضية. لا يزال الكثير مما يقع تحت أقدامنا بعيدًا عن متناولنا. يُشير راف إلى أن الميكروبات وحيدة الخلية الموجودة في مستويات أعمق، وإن لم تُستكشف بعد، من باطن الأرض ربما تكون قد تكيفت مع نقص الطاقة عن طريق إبطاء عمليات أيضها بشكل كبير لدرجة أن انقسامها مرة واحدة قد يستغرق عقودًا، بل قرونًا. إذا كانت هناك بالفعل ميكروبات تعيش أطول من البشر بهذه الحيلة للبقاء، فمن المحتمل وجود أنواع مماثلة مختبئة على كواكب مثل المريخ، حيث تعرض سطحه للإشعاع لفترة طويلة. وصرح راف في بيان صحفي: "إن فهم الحياة في أعماق الأرض قد يكون نموذجًا لاكتشاف ما إذا كانت هناك حياة على المريخ، وما إذا كانت قد نجت". ربما تتمكن التكنولوجيا المستقبلية من استخراج عينات من عمق عدة كيلومترات تحت سطح المريخ. إلى ذلك الحين، استمروا في الحفر.