دانشمندان در هاوایی موفق به شناسایی گونه‌ای جدید از باکتری در آب‌های اطراف جزیره اوآهو شدند. این کشف نشان می‌دهد مسیر پنهانی وجود دارد که از طریق آن، میکروب‌های خشکی به دریا منتقل می‌شوند. گونه جدید با نام Caulobacter inopinatus، در جریان یک آزمایش آموزشی در دانشگاه هاوایی در مانوا کشف شد؛ جایی که تنها یک کلونی غیرعادی روی پتری‌دیش، راهی به سوی ارتباطی غیرمنتظره گشود.
کشف باکتری غافلگیرکننده
بیشتر اعضای شناخته‌شده از جنس Caulobacter – گروهی از باکتری‌های چسبنده – در آب‌های شیرین یا خاک زندگی می‌کنند، نه در آب‌های آزاد اقیانوس. از همین‌رو، یافتن گونه‌ای از این باکتری در آب دریا توجه بسیاری را جلب کرد.
پژوهش به رهبری استوارت پی. دوناچی از دانشکده علوم زیستی دانشگاه هاوایی (UHMSLS) انجام شد. تیم او با مقایسه DNA و ویژگی‌های فیزیکی این گونه جدید با خویشاوندان نزدیکش، جایگاه منحصربه‌فرد آن را تأیید کرد. نام گونه در لاتین به معنی «غیرمنتظره» است، که کاملاً با شرایط کشف تصادفی آن در کلاس درس هماهنگی دارد.
تغییری بزرگ از یک کلونی کوچک
تنها یک نمونه کوچک باعث شد دانشمندان درک خود از زیستگاه این خانواده باکتری را بازنگری کنند. نمونه‌ای نزدیک به ساحل، موجودی را در خود داشت که معمولاً در آب‌های مرتبط با خشکی یافت می‌شود.
مسیر پنهان از خشکی به دریا
در امتداد بسیاری از سواحل، آب شیرین زیرزمینی به صورت نامرئی زیر خط ساحل جریان دارد. به گفته سازمان زمین‌شناسی آمریکا (USGS)، این فرآیند «تخلیه زیرآبی آب‌های زیرزمینی» یا Submarine Groundwater Discharge (SGD) نامیده می‌شود، که در آن آب‌های شیرین از خشکی به دریا نشت می‌کنند.
در هاوایی، این پدیده به دلیل ساختار متخلخل سنگ‌های ساحلی بسیار رایج است. گزارش‌های میدانی طولانی‌مدت USGS نشان داده‌اند که جریانات SGD می‌توانند صدها تا هزاران فوت در دریا پیشروی کنند و میلیون‌ها گالن آب نیمه‌شور را به اقیانوس منتقل نمایند.
این جریان‌های پنهان نه‌تنها آب بلکه سلول‌ها، مواد مغذی و آلاینده‌ها را نیز با خود حمل می‌کنند.
به‌این‌ترتیب، آب تازه هنگام ورود به دریا، محموله‌ای از میکروب‌ها را به جریان‌های ساحلی می‌سپارد. حضور گونه جدید Caulobacter inopinatus در آب‌های اوآهو نشان می‌دهد این باکتری احتمالاً از همین مسیر زیرزمینی از خشکی به دریا رسیده است.
باکتری مسافر با قابلیت چسبندگی
سلول‌های Caulobacter برای زندگی در دو حالت طراحی شده‌اند: مرحله شناور و مرحله چسبنده. در مرحله حرکتی، سلول با استفاده از تاژک (flagellum) مانند یک پروانه می‌چرخد تا شنا کند، سپس با یک ساقه نازک و نوک چسبنده روی سنگ‌ها یا دانه‌های ماسه می‌نشیند.
این ویژگی‌ها همان چیزی هستند که می‌توانند به باکتری‌های خشکی کمک کنند تا به ذراتی که با جریان SGD حرکت می‌کنند، بچسبند و پس از رسیدن به دریا آزاد شوند.
تعیین جایگاه ژنتیکی با ابزارهای دقیق
پژوهشگران با استفاده از ژن 16S rRNA – که به‌عنوان شاخص شناسایی باکتری‌ها شناخته می‌شود – موقعیت گونه جدید را در درخت تبارشناسی مشخص کردند و جایگاه منحصربه‌فرد آن را تأیید نمودند.
تأیید نهایی گونه جدید
تجزیه و تحلیل‌های آزمایشگاهی، ویژگی‌های زیستی و ژنتیکی این باکتری را به‌دقت ثبت کرد. نتایج نشان داد که Caulobacter inopinatus در بازه دمایی 43 تا 102 درجه فارنهایت رشد می‌کند و دارای ترکیب DNA با 67.6٪ محتوای G+C است. این مقدار بالا می‌تواند بر پایداری ژنوم و تنظیم بیان ژن‌ها تأثیر بگذارد.
نمونه مرجع یا «گونه تیپ» در آرشیو نگهداری می‌شود تا سایر آزمایشگاه‌ها بتوانند آن را برای پژوهش‌های آینده بررسی کنند.
تأثیر بر صخره‌های مرجانی و انسان‌ها
مسیر جریان آب از خشکی به دریا، تنها حامل آب نیست بلکه می‌تواند ترکیب شیمیایی مناطق ساحلی را تغییر دهد. این تغییرات ممکن است باعث رشد جلبک‌ها، استرس در مرجان‌ها و تغییر در زیستگاه ماهی‌ها شود.
«درک چگونگی حرکت میکروب‌ها میان خشکی و دریا به دانشمندان کمک می‌کند تا مسیر مواد مغذی و آلاینده‌ها را که بر کیفیت آب، شیلات و سلامت صخره‌های مرجانی تأثیر دارند، ردیابی کنند.» – استوارت دوناچی
هنگامی که آب زیرزمینی شیرین با آب شور تلاقی می‌کند، واکنش‌هایی رخ می‌دهد که می‌تواند مواد مغذی را آزاد یا تثبیت کند. این فرآیند چرخه نیتروژن و فسفر را تغییر می‌دهد و ممکن است موجب شکوفایی جلبکی یا شفاف‌تر شدن آب شود.
در هاوایی، این پدیده به‌ویژه در نزدیکی سواحل گردشگری و ماهیگیری رایج است، جایی که کیفیت آب مستقیماً بر جوامع انسانی تأثیر می‌گذارد.
گام‌های بعدی در پژوهش
دانشمندان قصد دارند از ابزارهایی مانند دوربین‌های حرارتی، سنسورهای ارزان‌قیمت دما و شوری و روش‌های پیشرفته ژنتیکی برای ردیابی جریان‌های SGD استفاده کنند. ترکیب داده‌های مختلف می‌تواند به درک دقیق‌تر نقش میکروب‌ها در اکوسیستم‌های ساحلی کمک کند.
- نمونه‌برداری‌های متوالی پس از باران یا جزر و مد بالا می‌تواند تغییرات لحظه‌ای را آشکار کند.
- تکنیک‌های جدید متاژنومیکس (تحلیل DNA میکروب‌های مختلط) امکان پیگیری تغییرات باکتری‌های خشکی در زمان‌های مختلف را فراهم می‌سازد.
- سنسورهای ساده هدایت الکتریکی می‌توانند رویدادهای تخلیه زیرزمینی را شناسایی کنند.
هر کدام از این داده‌ها بخشی از پازل بزرگ‌تری را تشکیل می‌دهند که در نهایت نشان می‌دهد چگونه فعالیت‌های انسانی و تغییرات زمین‌شناسی بر حیات دریایی اثر می‌گذارند.
نتیجه‌گیری: نگاهی تازه به پیوند زمین و اقیانوس
کشف گونه جدید Caulobacter inopinatus نه‌تنها مرز میان خشکی و دریا را محو می‌کند، بلکه اهمیت درک ارتباطات میکروبی در اکوسیستم‌های ساحلی را برجسته می‌سازد. پژوهش منتشرشده در مجله International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology دریچه‌ای تازه به جهان نامرئی زیر پای ما می‌گشاید.
