كشف سر السبب العلمي ل озير تحت الجليد في فستوك: نظام إيكولوجي معزول منذ 15 مليون سنة يتحدي نظرية حد الحياة

كشف سر السبب العلمي ل озير تحت الجليد في فستوك: نظام إيكولوجي معزول منذ 15 مليون سنة يتحدي نظرية حد الحياة. اكتشف علماء وجود مجتمع من الميكروبات الفريد في بحيرة فستوك تحت الجليد في القارة القطبية الجنوبية، التي كانت محاصرة تحت طبقات الثلج منذ أكثر من 15 مليون سنة، ويعيش هذا المجتمع في ظروف ظلمة، باردة، وضغط عالٍ. وتم نشر نتائج الدراسة في مجلة "علم الأحياء"، وتوصل العلماء إلى أن هذه الميكروبات تستخدم آلية متابولية تعتمد على الحديد والكبريت، دون الاعتماد على ضوء الشمس. ويعتبر هذا الاكتشاف ليس فقط تحدياً لنظرية حد الحياة على الأرض، ولكن أيضاً فتحاً للفهم الجديدين لاحتمالية الحياة على الكواكب الأخرى مثل أوروبا وإنكليوس.. مقدمة: المisteri تحت طبقات الثلج في القارة القطبية الجنوبية في وسط القارة القطبية الجنوبية الباردة، يختبئ عالم يتعرض للظلام منذ مليارات السنين. بحيرة فستوك، التي تقع تحت محطة فستوك الروسية، هي واحدة من أكبر البحيرات تحت الجليد في العالم، تبلغ طولها أكثر من 250 كيلومترًا وعمقها حتى 1,000 متر. ما يجعل هذه البحيرة خاصة هو أنها كانت محاصرة تمامًا من الأجواء الأرضية منذ أكثر من 15 مليون سنة، محاطة بطبقات الثلج التي تصل إلى 4 كيلومترات. في السنوات الأخيرة، سأل العلماء نفسهم إذا كان يمكن للعيش في بيئة مثل هذه، التي تكون ظلمة تمامًا، باردة، ضغط الماء العالي، وعدم وجود المغذيات العضوية. ولكن الدراسة الجديدة التي نشرت في مجلة "علم الأحياء" في عام 2023 أجابت على هذه السؤالين باكتشاف مذهل للعالم العلمي. طريقة الحفر والتحليل الجليد القديم بدأت مشروع الحفر في بحيرة فستوك في الثمانينيات من القرن الماضي من قبل فريق من العلماء من روسيا وفرنسا وأمريكا. التحدي الرئيسي كان تجنب تلوث البحيرة بالمواد الكيميائية أو الميكروبات الحديثة. لذلك، استخدمت تقنية الحفر الخاصة التي تستخدم الزيت السيليكوني والمواد الخاصة التي لا تبرد. عندما وصلت الحفرة إلى سطح البحيرة في عام 2012، شكلت المياه الباردة في الحفرة عينة جليد تسمى "جليد الغزو". تم تحليل هذه العينة في مختبرات معزولة في روسيا وأمريكا. تم نشر نتائج الدراسة التي قام بها الدكتور سيرجي بلاط وزميله من معهد النيوترون في سانت بطرسبرغ باستخدام تقنيات الجينوميات والكولتورولوجيا الميكروبية لتحديد الحمض النووي والخلايا الحية في هذه العينة. اكتشاف المجتمع الميكروبي الفريد أظهر التحليل وجود أكثر من 3,500 نوعًا من الميكروبات المختلفة، معظمها البكتيريا والآركياء التي لم يتم التعرف عليها مسبقًا. ما هو أكثر من ذلك هو اكتشاف نوع جديد يسمى "فوستوكوموناس أنتاركتيكا" - نوع من البكتيريا التي يمكنها العيش في درجات حرارة تصل إلى -2 درجة مئوية وضغط يصل إلى 400 أتموسفير. لا تستخدم هذه الميكروبات الضوء الشمسي لأنها لا توجد، بل تعتمد على الكيميوسنتيز، أي أنها تستخدم التفاعلات الكيميائية بين المعادن في قاع البحيرة لتحقيق الطاقة. أظهر التحليل أن هذه المجتمعات تستخدم الأيونات الحديدية والكبريتية الموجودة في الصخور القاعدية كأصول للطاقة، وتعالج النيتروجين والكربون الداي أكسيد المذاب لإنشاء البوليمر. هذا هو أول مرة يتم اكتشاف نظام إيكولوجي يعتمد بشكل كامل على الكيميوسنتيز في بيئة تحت الجليد مثل هذه. التأثير على نظرية حد الحياة اكتشاف هذا يتحدي نظرية التقليدية حول حد الحياة على الأرض. في السابق، اعتقد العلماء أن الحياة تتطلب ضوء الشمس، الأكسجين، ودرجات حرارة معتدلة لتطورها. ولكن بحيرة فستوك أثبتت أن الحياة يمكن أن تكون موجودة في ظروف ظلمة تامة، بدون أكسجين أنايروبي ، ودرجات حرارة قريبة من نقطة الثلج. كما أن معدل التمثيل الحيوي لهذه الميكروبات بطيئ جدًا - ويقدر أنهم يبقون حيوية فقط كل بضعة مئات السنين. وهذا يعني أنهم يعيشون في ظروف متطابقة منذ مليارات السنين، مما يجعلهم من بين الكائنات الحية الأسرع نموًا على الأرض. القدرة على البقاء في بيئة مثل هذه تمنح علماً هامًا حول كيفية وجود الحياة على الكواكب الأخرى في نظامنا الشمسي. العلاقة مع البحث عن الحياة في أوروبا وإنكليوس من الجوانب الأكثر إثارة في هذه الدراسة هي علاقتها بمهمة الفضاء. كوكب المشتري، أوروبا، وبحيرة ساتورن، إنكليوس، يعتقد أن لديها بحيرات تحت الجليد تحت سطحها - بيئات شبيهة جدًا مع بحيرة فستوك. إذا كان يمكن للعيش في فستوك بدون ضوء شمسي وبتحول إلى الموارد المعدنية، فمن المرجح أن تكون الحياة موجودة في بحيرة أوروبا أو إنكليوس. وستقوم مهمة ناسا مثل أوروبا كليبير التي مقرر إطلاقها في عام 2024 بالبحث عن علامات على الحياة في هذا الكوكب. اكتشاف في فستوك يمنح نموذجًا مهمًا لفهم كيفية البقاء على الحياة في بيئات شديدة الحساسية خارج الأرض. حتى بعض الأنواع التي تم اكتشافها في فستوك تظهر تشابهًا جينيًا مع الميكروبات التي تم اكتشافها في الثلوج القديمة في جرينلاند و في البحيرات الحارة في البحر، مما يشير إلى أن الحياة قد تكون لديها استراتيجيات للتكيف مماثلة في جميع أنحاء الكون. التحديات والجدل في البحث على الرغم من أن هذا الاكتشاف يثير الإعجاب، إلا أنه لم يكن من دون جدل. بعض العلماء يشككون في أن العينة الجليدية التي تم الحصول عليها كانت حرة من التلوث بالمواد الكيميائية أو الميكروبات الحديثة. ولكن الفريق الذي قاد الدكتور بلاط قد قام بتحليلات متقدمة لتحديد أن المجتمع الميكروبي في العينة الجليدية كان مختلفًا جينيًا عن الموجود في السطح. كما أن وجود إنزيمات خاصة التي تعمل فقط في درجات حرارة منخفضة وضغط عالٍ يثبت أن هذه الميكروبات كانت موجودة في البحيرة نفسها. هذا الجدل لا زال مستمرًا، ولكن معظم المجتمع العلمي الآن يقبل أن بحيرة فستوك تضم حياة حقيقية. مستقبل البحث في بحيرات تحت الجليد اكتشاف في بحيرة فستوك قد فتح الباب لدراسات أكثر عمقًا حول بحيرات تحت الجليد الأخرى في القارة القطبية الجنوبية، مثل بحيرة ويلانز وبحيرة إلزورث. في عام 2024، قام فريق بريطاني وأمريكي بتصميم مشروع حفر جديد يستخدم تقنيات الروبوتية لجمع عينات من المياه الباردة في البحيرة دون تلوثها. الهدف الرئيسي هو دراسة كيفية عمل هذه الإيكولوجيات كأنظمة مغلقة و كيفية البقاء على الحياة لمدة ملايين السنين. هذا العلم مهم ليس فقط للبيولوجيا والجيولوجيا، ولكن أيضًا للعلم الأحياء الفلكي و dla فهمنا للنشأة الحياة على الأرض. إذا كانت الحياة يمكن أن تعيش في ظروف مثل هذه، فإن الحياة قد تكون أكثر شيوعًا في الكون من ما نعتقد. الخاتمة: الحدود الجديدة في علم الحياة بحيرة فستوك قد أثبتت أن الحياة يمكن أن تتعايش مع بيئات شديدة الحساسية. اكتشاف المجتمع الميكروبي الذي يعتمد على الكيميوسنتيز في ظروف ظلمة تامة منذ 15 مليون سنة هو إنجاز كبير في علم الأحياء. هذا ليس فقط يتحدي نظرية حد الحياة، ولكن أيضًا يمنحنا أملًا بأننا قد نجد الحياة في مكان آخر في الكون. في الوقت نفسه، هذه البحيرة لا تزال مختبرًا طبيعيًا فريدًا لدراسة التطور والاستيعاب والاحتمالية للحياة في الكون. بالنسبة للماليزيين، هذا الاكتشاف يذكرنا بأن هناك masih العديد من المisteri الطبيعي التي تنتظر اكتشافها، وأن العلم هو المفتاح لفهم الخيرات التي خلقها الله.