← أحدث الأبحاث
📄 علوم الأرض

Partial carbon oxidation by iron-limited marine bacteria reshapes oceanic CO2 cycling

تكشف هذه الدراسة أن نقص الحديد في البكتيريا البحرية يعزز الأكسدة الجزئية للكربون عبر مسار غليوكسيلات، مما يؤدي إلى فك الارتباط بين استهلاك الأكسجين وإنتاج ثاني أكسيد الكربون، وبالتالي تعزيز قدرة المحيطات على امتصاص ثاني أكسيد الكربون الجوي بشكل كبير.

المؤلفون الأصليون: Marion Fourquez, Pearse Buchanan, Gilles Peltier, Sylvain Davidson, Hugo Berthelot, Corentin Baudet, Audrey Guéneuguès, Coraline Leseurre, Dougal Squire, Philip Boyd, Dominique Lefevre

نُشر 2026-09-28
📖 4 دقيقة قراءة☕ قراءة في استراحة قهوة
CC BY 4.0

المؤلفون الأصليون: Marion Fourquez, Pearse Buchanan, Gilles Peltier, Sylvain Davidson, Hugo Berthelot, Corentin Baudet, Audrey Guéneuguès, Coraline Leseurre, Dougal Squire, Philip Boyd, Dominique Lefevre

البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). ✨ هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي للبحث أدناه. لم يكتبه المؤلفون ولم يصادقوا عليه. وللتحقق من الدقة التقنية، يرجى الرجوع إلى البحث الأصلي. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل

المحيط محرك شاسع يتنفس، يساعد في تنظيم مناخ الأرض. في كل عام، تقوم نباتات مجهرية تسمى "العوالق النباتية" بسحب ثاني أكسيد الكربون من الهواء وحبسه داخل خلاياها عبر عملية التمثيل الضوئي. لكن القصة لا تنتهي عند هذه النباتات؛ فعندما تموت هذه الكائنات أو تُؤكل، ينتقل الكربون الخاص بها إلى بكتيريا دقيقة تعيش في مياه البحر. تعمل هذه البكتيريا كمعيد تدوير للمحيط، حيث تقوم بتفكيك المواد العضوية وإطلاق ثاني أكسيد الكربون مرة أخرى في الماء، والذي يمكنه بعد ذلك الهروب إلى الغلاف الجوي. لعقود من الزمن، قدّر العلماء كمية الكربون التي تطلقها هذه البكتيريا من خلال قياس كمية الأكسجين التي تستهلكها، بافتراض أنه مقابل كل نفس من الأكسجين يتم استنشاقه، يتم زفير كمية متوقعة من ثاني أكسيد الكربون. كان هذا الافتراض هو حجر الزاوية لفهم دور المحيط في دورة الكربون العالمية. ومع ذلك، فإن هذا الحساب البسيط يعتمد على فكرة أن البكتيريا تحرق طعامها دائمًا بشكل كامل، محولةً كل جزء من الكربون إلى غاز. وإذا تغيرت طريقة معالجة البكتيريا لطعامها تحت وطأة الإجهاد، فإن ذلك الحساب الذي طال أمد استخدامه قد يكون خاطئًا، مما قد يخفي قطعة مهمة من لغز المناخ.

اكتشف فريق من الباحثين أن البكتيريا في المحيط لا تحرق طعامها دائمًا بشكل كامل، خاصة عندما تعاني من نقص الحديد. يعد الحديد عنصرًا غذائيًا حيويًا لجميع أشكال الحياة، لكنه نادر في أجزاء كبيرة من المحيط المفتوح، لا سيما في المحيط الجنوبي المحيط بالقارة القطبية الجنوبية. وفي سلسلة من التجارب، قام العلماء باستزراع بكتيريا بحرية في المختبر، وتغذيتها بالسكر مع التحكم بدقة في كمية الحديد المتاحة. ووجدوا أنه عندما عانت البكتيريا من الجوع للحديد، تغير سلوكها بشكل جذري. فبينما ظلت تستهلك الأكسجين، أطلقت ثاني أكسيد كربون أقل بكثير مما كان متوقعًا — بنسبة تصل إلى أربعة أضعاف أقل من البكتيريا التي تتوفر لديها وفرة من الحديد. حدث هذا لأن البكتيريا التي تعاني من نقص الحديد حولت مسارها الأيضي إلى مسار مختلف، يُعرف باسم "تحويلة الغليوكسيلات" (glyoxylate shunt). يسمح هذا المسار للبكتيريا بالحفاظ على الكربون عبر تخطي الخطوات التي تؤدي عادةً إلى إطلاقه كغاز. وبدلاً من حرق طعامها حتى يتحول إلى رماد، تحتفظ بمزيد من الكربون، مستخدمة إياه لبناء خلاياها الخاصة أو تخزينه في شكل مفكك جزئيًا.

نقل الباحثون هذا الاكتشاف من المختبر إلى عرض البحر ليروا مدى أهميته في العالم الحقيقي. وخلال رحلة استكشافية عبر المحيط الجنوبي، جمعوا عينات مياه من سبعة مواقع مختلفة، تتراوح بين المناطق الغنية بالحديد والمناطق الفقيرة به. ومن خلال قياس كمية الأكسجين التي تستهلكها البكتيريا وكمية ثاني أكسيد الكربون التي تنتجها في هذه العينات الطبيعية، أكدوا النمط الذي لوحظ في المختبر. ففي المياه الفقيرة بالحديد، أطلقت البكتيريا ثاني أكسيد كربون أقل بكثير لكل وحدة من الأكسجين المستخدم. أظهرت البيانات وجود رابط واضح: كلما زاد إجهاد المجتمع البكتيري بسبب نقص الحديد، زادت قدرتها على الحفاظ على الكربون. وهذا يعني أن البكتيا في المناطق الشاسعة والمحدودة بالحديد في المحيط الجنوبي لا تعيد كمية من الكربون إلى الغلاف الجوي كما توقعت النماذج السابقة؛ بل إنها تحتفظ به، لتعمل فعليًا كبالوعة كربون أقوى مما كان مفهومًا سابقًا.

لفهم التأثير العالمي لهذا الاكتشاف، وضع العلماء هذا السلوك الجديد في نموذج حاسوبي لدورة الكربون في المحيط. قاموا بمحاكاة ما سيحدث إذا استخدمت البكتيريا في المحيط الجنوبي استراتيجية الحفاظ على الكربون هذه بشكل متكرر. كانت النت النتائج مذهلة؛ فعندما أخذ النموذج في الاعتبار عملية الحرق الجزئي للكربون، امتص المحاكي المحيط كمية أكبر بكثير من ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي خلال أشهر الصيف. وقد جعل هذا التعديل تنبؤات النموذج أقرب بكثير إلى القياسات الفعلية التي تم أخذها من موقع مراقبة طويل الأمد في المحيط الجنوبي. لقد فشل النموذج سابقًا في تفسير سبب امتصاص المحيط لهذا القدر من الكربون في الصيف، ولكن من خلال تضمين قدرة البكتيريا على الحفاظ على الكربون تحت ضغط نقص الحديد، اختفى هذا التباين. ويشير هذا إلى أن توافر الحديد يفعل أكثر من مجرد تحديد سرعة نمو البكتيريا؛ فهو يغير بشكل جذري كيفية معالجتها للكربون، مما يغير التوازن بين المحيط والغلاف الجوي.

تمتد تداعيات هذا الاكتشاف إلى ما وراء المحيط الجنوبي فحسب. فالمسار الأيضي الذي تستخدمه البكتيريا للحفاظ على الكربون واسع الانتشار ويمكن تحفيزه بواسطة ضغوط بيئية أخرى، مثل انخفاض مستويات الأكسجين. وهذا يعني أن قدرة المحيط على تخزين الكربون قد تكون أكثر ديناميكية واستجابة للظروف البيئية مما أدركه العلماء. ومن خلال إدراك أن البكتيريا يمكنها تغيير عادات تنفسها، يمكن للباحثين الآن بناء نماذج أفضل للتنبؤ بكيفية استجابة المحيط للمناخ المتغير. تسلط الدراسة الضوء على أن العالم المجهري للبكتيريا يحمل مفتاحًا قويًا لفهم دورة الكربون في الأرض، كاشفةً أن حتى أصغر الكائنات يمكنها إعادة تشكيل تدفق الكربون على نطاق كوكبي. إن قدرة المحيط على العمل كحاجز ضد تغير المناخ قد تعتمد بشكل كبير على إمدادات الحديد والخيارات الأيضية للحياة غير المرئية بداخله.

غارق في أبحاث مجالك؟

تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.

جرّب Digest →

أبحاث مشابهة

عرض الكل في هذا التصنيف 📄 earth_science →