میکروب‌ها در همه جای اطراف ما زندگی می‌کنند، اما برخی از مهم‌ترین آن‌ها در اعماق خاک زمین پنهان شده‌اند؛ جایی که به عنوان «منطقه بحرانی زمین» شناخته می‌شود و نقشی حیاتی در پایداری اکوسیستم‌ها دارد.
قهرمانان خاموشی که آب ما را تصفیه می‌کنند
مطالعه‌ای جدید نشان داده است که گروهی ناشناخته از میکروب‌ها در این منطقه عمیق از خاک در حال رشد و فعالیت هستند. این موجودات میکروسکوپی، در سکوت کامل، مشغول تصفیه آبی هستند که بعدها به آب آشامیدنی ما تبدیل می‌شود.
بررسی یکی از ناشناخته‌ترین بخش‌های سیاره زمین
پژوهشگران دانشگاه ایالتی میشیگان (Michigan State University) یکی از ناشناخته‌ترین بخش‌های سیاره ما را مورد مطالعه قرار داده‌اند؛ منطقه‌ای وسیع در زیر زمین که به‌طور بی‌صدا از حیات سطحی پشتیبانی می‌کند.
منطقه بحرانی زمین چیست؟
تعریف و اهمیت منطقه بحرانی
جیمز تایدجه، میکروبیولوژیست برجسته دانشگاه میشیگان، می‌گوید:
«منطقه بحرانی از نوک درختان شروع می‌شود و تا عمق ۲۱۳ متر در زیر زمین ادامه دارد. این منطقه بیشتر حیات روی زمین را پشتیبانی می‌کند، زیرا فرآیندهایی مانند تشکیل خاک، چرخه آب و گردش مواد مغذی را تنظیم می‌کند که برای تولید غذا، کیفیت آب و سلامت اکوسیستم ضروری هستند.»
منطقه‌ای ناشناخته اما حیاتی
با وجود اهمیت زیاد این منطقه، قسمت‌های عمیق آن هنوز تا حد زیادی ناشناخته باقی مانده‌اند. در واقع، دانشمندان آن را «مرز جدیدی» در اکتشافات علمی می‌دانند.
کشف گروه جدیدی از میکروب‌ها: CSP1-3
کشفی فراتر از یک گونه جدید
با تجزیه‌وتحلیل نمونه‌های خاک عمیق از ایالت آیووا و کشور چین – دو منطقه معروف به خاک‌های غنی و عمیق – محققان به کشفی بزرگ دست یافتند: یک شاخه زیستی کاملاً جدید از میکروب‌ها به نام CSP1-3.
شاخه (phylum) یکی از بالاترین رده‌های طبقه‌بندی زیستی است. بنابراین، این کشف نه تنها گونه‌ای جدید بلکه شاخه‌ای کاملاً مجزا از حیات میکروبی را معرفی می‌کند.
آیا CSP1-3 در جهان رایج است؟
انتخاب دو منطقه متفاوت (آیووا و چین) به محققان این امکان را داد تا بررسی کنند که آیا این میکروب‌ها فقط در مناطق خاصی وجود دارند یا در سطح جهانی گسترده‌اند. یافته‌ها نشان می‌دهد که CSP1-3 بسیار فراگیرتر از آن است که قبلاً تصور می‌شد.
تاریخچه این میکروب‌های ناشناخته
مهاجرت از آب به خاک
پژوهشگران با استخراج DNA از خاک‌های عمیق، سیر تکامل CSP1-3 را دنبال کردند. نتیجه شگفت‌انگیز بود:
اجداد این میکروب‌ها میلیون‌ها سال پیش در محیط‌های آبی مانند آب شیرین و چشمه‌های آب گرم زندگی می‌کردند. به‌تدریج وارد لایه‌های سطحی خاک شدند و در نهایت به اعماق مهاجرت کردند.
فعالیت در محیطی فقیر از مواد غذایی
تایدجه می‌گوید:
«بیشتر مردم فکر می‌کنند این موجودات به صورت اسپور یا غیرفعال هستند، اما بررسی‌های ژنتیکی نشان داد که آن‌ها فعال و در حال رشد – هرچند بسیار آهسته – هستند.»
در برخی نمونه‌ها، این میکروب‌ها بیش از ۵۰ درصد جامعه میکروبی خاک را تشکیل داده‌اند که در اکوسیستم‌های خاکی اتفاقی نادر محسوب می‌شود.
چگونه میکروب‌ها آب را تصفیه می‌کنند؟
خاک؛ بزرگ‌ترین فیلتر آب طبیعی زمین
وقتی آب باران از لایه‌های خاک عبور می‌کند، ترکیبی از فرآیندهای فیزیکی، شیمیایی و زیستی آن را تصفیه می‌کند.
نقش ویژه CSP1-3 در اعماق خاک
بخش زیادی از این تصفیه در لایه‌های عمیق خاک اتفاق می‌افتد، جایی که میکروب‌های CSP1-3 حضور دارند. آن‌ها مانند رفتگران طبیعت باقی‌مانده کربن و نیتروژن را از لایه‌های بالایی جذب می‌کنند.
تایدجه توضیح می‌دهد:
«CSP1-3 مسئول پاک‌سازی موادی هستند که از لایه سطحی خاک عبور کرده‌اند. آن‌ها واقعاً در حال انجام یک وظیفه مهم هستند.»
تصفیه قبل از رسیدن به منابع آب زیرزمینی
با تغذیه این میکروب‌ها از مواد باقی‌مانده، آب قبل از رسیدن به سفره‌های زیرزمینی – که منبع آب آشامیدنی ما هستند – به طور طبیعی تصفیه می‌شود.
گام بعدی دانشمندان چیست؟
تلاش برای پرورش CSP1-3 در آزمایشگاه
محققان قصد دارند این میکروب‌ها را در آزمایشگاه پرورش دهند؛ کاری که بسیار دشوار است، زیرا شرایط محیطی اعماق خاک به‌سختی قابل شبیه‌سازی است.
اما امیدواری‌ها وجود دارد، زیرا نیاکان CSP1-3 در چشمه‌های آب گرم زندگی می‌کردند. بنابراین، محققان در حال آزمایش شرایط دمایی بالا هستند تا رشد آن‌ها را تحریک کنند.
کاربردهای احتمالی در آینده
تایدجه می‌گوید:
«زیست‌شناسی این میکروب‌ها متفاوت است و ممکن است ژن‌هایی ارزشمند برای اهداف دیگر داشته باشند.»
به عنوان مثال، اگر توانایی آن‌ها در تجزیه آلاینده‌های پیچیده مشخص شود، می‌توان از آن‌ها برای مقابله با برخی از چالش‌های زیست‌محیطی سیاره زمین استفاده کرد.
همان‌طور که لئوناردو داوینچی گفته بود: «ما درباره حرکت اجرام آسمانی بیش از خاک زیر پایمان می‌دانیم.» اما با کشف‌هایی مانند این، در حال تغییر این واقعیت هستیم – لایه‌به‌لایه.
