Isolation, Phenotypic Characterisation and Molecular Identification of Thermophilic and Halophilic Bacteria from the İzmir–Dikili (Bademli) Marine Hot Spring, Türkiye

في أعماق القشرة الأرضية، حيث يلتقي الصخر بالنار ويلتقي المحيط باليابسة، تكمن بيئات قاسية للغاية لدرجة أن معظم أشكال الحياة ستهلك فيها فوراً. هذه هي الينابيع الحارة، وهي أفران طبيعية حيث يغلي الماء وتذوب المعادن بتركيزات عالية. ومع ذلك، فداخل هذه البرك الملتهبة والمالحة، يزدهر عالم خفي. يطلق العلماء على هؤلاء الناجين اسم "الأليف للظروف القاسية" (extremophiles)، وهي كائنات تطورت ليس فقط لتتحمل، بل لتزدهر في ظروف من شأنها أن تدمر الحياة العادية. ومن بينها "الأليفة للحرارة" (thermophiles)، التي تعشق الحرارة الشديدة، و"الأليفة للملوحة" (halophiles)، التي تتطلب ملوحة عالية. إن فهم كيفية بقاء هذه الكائنات المجهرية على قيد الحياة لا يقدم مجرد فضول بيولوجي فحسب؛ بل يوفر نافذة على كيفية بدء الحياة على الأرض ويلمح إلى أدوات قوية للصناعة، من مواد التنظيف التي تعمل في الماء الساخن إلى الإنزيمات التي يمكنها تفكيك النفايات.

في ركن محدد من غرب تركيا، حيث تلامس بحيرة إيجة المشهد الجيوتيرمي، وجه الباحثون اهتمامهم إلى ينبوع بادملي البحري الحار. يقع هذا الموقع بالقرب من قرية بادملي في منطقة ديكيلي، وهو فريد من نوعه لأنه أحد الأماكن النادرة التي تختلط فيها المياه الجوفية الساخنة، المسخنة بفعل صهارة الأرض (الماغما)، مباشرة بمياه البحر قبل أن تظهر على السطح. وهذا يخلق مختبراً طبيعياً من الحرارة الشديدة والملوحة العالية. وقد شرع فريق من العلماء من جامعة دجلة في استكشاف هذا النظام البيئي، طارحين سؤالاً بسيطاً ولكنه عميق: ما هي أنواع البكتيريا التي تعيش هنا، وكيف بُنيت لكي تنجو؟

بدأ الباحثون عملهم بزيارة ثلاث محطات متميزة على طول حافة الينبوع، لكل منها درجة حرارتها وتركيبتها الكيميائية الخاصة. في المحطة الأكثر سخونة، وصلت درجة حرارة الماء إلى ما يقرب من 70 درجة مئوية، بينما كانت المحطات الأخرى أقل حرارة قليلاً ولكنها لا تزال ملتهبة. ومن هذه المواقع، جمعوا عينات من الماء والطين والرمل. وعند عودتهم إلى المختبر، لم يكتفوا بمجرد فحص العينات تحت المجهر؛ بل حثوا السكان غير المرئيين على النمو. وضعوا العينات في أوساط مغذية خاصة مصممة لتفضيل البكتيريا المحبة للحرارة والمتحملة للملوحة، ولضمان التقاط أكثر الأشكال مرونة، قاموا بتسخين العينات إلى 80 درجة مئوية لمدة عشر دقائق. كانت هذه الخطوة حاسمة لأنها قضت على أي بكتيريا لا تستطيع تكوين أبواغ واقية، تاركة خلفها فقط الناجين الأكثر صلابة.

من هذه العملية، عزل الفريق سبعة وعشرين سلالة متميزة من البكتيريا. شكلت كل سلالة مستعمرة ذات شخصية فريدة؛ فبعض المستعمرات كانت دائرية وناعمة، بينما كانت أخرى غير منتظمة أو خيطية. وتراوحت ألوانها بين الأبيض الكريمي والأصفر الشاحب إلى البني الداكن وحتى الوردي. ولفهم هذه الكائنات الدقيقة، أخضعها العلماء لسلسلة من الاختبارات؛ فقد تحققوا مما إذا كانت البكتيريا قادرة على الحركة من تلقاء نفسها، وما إذا كانت قادرة على تفكيك السكريات المعقدة مثل النشا، وكيف تتفاعل مع المواد الكيميائية المختلفة. كما اختبروا أي المضادات الحيوية يمكن أن توقف نمو البكتيريا، وهو إجراء قياسي لفهم دفاعاتها البيولوجية. كشفت النتة عن مجتمع متنوع؛ فمعظم البكتيريا كانت "موجبة الجرام" (Gram-positive)، مما يعني أن لديها جداراً خلوياً سميكاً، وكانت جميعها قادرة على تكوين الأبواغ، وهي آلية بقاء تسمح لها بالدخول في حالة سبات خلال الظروف القاسية. كما كانت قادرة بشكل عام على تنفس الأكسجين وتفكيك البروتينات والنشويات، وهي سمات تشير إلى عملية أيض قوية ونشطة.

جاء الجزء الأكثر كشفاً من الدراسة عندما نظر العلماء في الشفرة الوراثية لثلاث عشرة سلالة من هذه السلالات. فمن خلال تسلسل جين محدد يُعرف باسم جين (16S rRNA)، والذي يعمل مثل بصمة بيولوجية للبكتيريا، تمكنوا من تحديد ماهية ما يبحثون عنه بدقة. وأظهر التحليل الجيني أن الغالبية العظمى من هذه البكتيريا المحبة للحرارة والمتحملة للملوحة تنتمي إلى مجموعتين معروفتين: جنس "الباسيلوس" (Bacillus) وجنس "الأنوكسيباسيلوس" (Anoxybacillus). وهذه عائلات من البكتيريا المشهورة بقدرتها على تحمل البيئات القاسية. وطابقت التسلسلات الجينية للعزلات الجديدة بشكل وثيق مع أنواع معروفة مثل (Bacillus haynesii) و(Bacillus paralicheniformis) و(Anoxybacillus gonensis).

ومع ذلك، لم تنتهِ القصة عند مجرد تحديد الهوية. فعندما قارن الباحثون التسلسلات الجينية لعزلاتهم الجديدة بقاعدة بيانات البكتيريا المعروفة، وجدوا أمراً مثيراً للاهتمام. فبينما كانت العديد من السلالات مشابهة جداً للأنواع المعروفة، أظهرت عدة سلالات تطابقاً جينياً بنسبة تقل عن 98 بالمائة. وفي عالم التصنيف البكتيري، غال'اً ما يشير التطابق دون هذا الحد إلى أن الكائن الحي قد يكون نوعاً جديداً أو سلالة فرعية متميزة لم تُوصف من قبل. على سبيل المثال، أظهرت إحدى السلالات من المحطة الأكثر سخونة تشابهاً بنسبة 96.73 بالمائة فقط مع أقرب قريب معروف لها، مما يشير إلى أنها قد تكون متغيراً فريداً متكيفاً خصيصاً مع ينبوع بادملي.

تخلص الدراسة إلى أن ينبوع بادملي البحري الحار هو مستودع غني بالتنوع الميكروبي، حيث يحتضن مجتمعاً من البكتيريا المتناغمة تماماً مع الضغوط المزدوجة للحرارة العالية والملوحة العالية. إن حقيقة أن هذه الكائنات تنتمي إلى حد كبير إلى مجموعات "الباسيلوس" و"الأنوكسيباسيلوس" أمر مهم، حيث تُعرف أعضاء هذه العائلات بإنتاج إنزيمات تظل مستقرة ونشطة في درجات الحرارة العالية. وبينما لا تدعي الورقة البحثية اكتشاف علاج معجز أو عملية صناعية جديدة، إلا أنها تثبت أن هذا الينبوع التركي هو موطن طبيعي لهذه الميكروبات متعددة الاستخدامات. إن وجود سلالات قد تكون جديدة على العلم يشير إلى أن ينبوع بادملي يمتلك إمكانات غير مستغلة. ومن خلال فهم كيفية بقاء هذه البكتيريا وعملها، يمكن للعلماء تقدير حدود الحياة على الأرض بشكل أفضل، ورب الله يسخر أدواتها البيولوجية الفريدة لمنفعة البشرية يوماً ما.