Exiguobacterium sargassi sp. nov., a novel seaweed-associated bacterium isolated from Sargassum henslowianum with a glycoside-hydrolase-enriched CAZyme repertoire
تقترح هذه الدراسة النوع الجديد *Exiguobacterium sargassi* sp. nov.، وهو نوع بكتيري غني بإنزيمات هيدرولاز الغليكوزيد، تم عزله من الطحالب البحرية من نوع *Sargassum henslowianum* في فيتنام، بناءً على أدلة نمطية وكيميائية تصنيفية وجينومية شاملة تميزه عن أقرب أقربائه، *E. qingdaonense*.
البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي لبحث مسبق لم يخضع لمراجعة الأقران. وهو ليس نصيحة طبية. لا تتخذ أي قرارات تتعلق بصحتك بناءً على هذا المحتوى. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل
يُعد المحيط مكتبة شاسعة من الاحتمالات الكيميائية، ولا يتجلى هذا في أي مكان كما يتجلى على سطح الأعشاب البحرية. فالطحالب البنية، وهي تلك النباتات الجلدية الضخمة التي تطفو في المياه الساحلية، محملة بالسكريات المعقدة التي تشكل بنيتها وتخزن طاقتها. وبالنسبة للإنسان، ليست هذه السكريات سوى جزء من نبات، ولكن بالنسبة للعالم المجهري، فهي وليمة. لقد تطورت البكتيريا التي تعيش على هذه النباتات أو داخلها لإنتاج أدوات متخصصة، وهي في الأساس مقصات جزيئية، يمكنها قطع سلاسل السكر القوية هذه إلى قطع أصغر قابلة للأكل. لطالما اهتم العلماء بالعثور على هذه البكتيريا لأن الإنزيمات التي تستخدمها يمكن أن تساعدنا في تفكيك نفايات النباتات إلى منتجات مفيدة، أو ابتكار أدوية جديدة. ومع ذلك، فإن المحيط مليء بالحياة غير المكتشفة، والعديد من هؤلاء المساعدين المجهريين لا يزالون مختبئين في وضح النهار، ينتظرون من يجدهم في أنسجة النباتات التي يسكنونها.
في دراسة حديثة، شرع الباحثون في استكشاف العالم الميكروبي الخفي داخل نوع معين من الأعشاب البحرية البنية يسمى "Sargassum henslowianum"، والذي جُمع من سواحل مقاطعة كوانغ نغاي في فيتنام. كانوا يبحثون عن بكتيريا تعيش في عمق أنسجة النبات، بعيداً عن السطح حيث قد تمر الميكروبات الأخرى فحسب. وبعد تنظيف الأعشاب البحرية بعناية لإزالة أي ملوثات سطحية، قاموا بسحق الأنسجة الداخلية بحثاً عن بكتيريا يمكنها النمو على مصدر غذاء خاص مصنوع من سكريات الأعشاب البحرية نفسها. ومن خلال هذه العملية، عزلوا مستنبتًا نقيًا واحدًا لبكتيريا أطلقوا عليها اسم السلالة RM11T. وقد تبين أن هذا الكائن الصغير هو شيء جديد تمامًا على العلم، وهو نوع غير معروف سابقًا ينتمي إلى جنس من البكتيريا المعروف بقدرتها على البقاء في البيئات القاسية، من الينابيع الساخنة إلى الأرض المتجمدة.
أخضع الباحثون هذه البكتيريا الجديدة لسلسلة صارمة من الاختبارات لفهم ماهيتها بالضبط. راقبوا كيف تتحرك، وماذا تأكل، وكيف تتفاعل مع درجات الحرارة المختلفة ومستويات الملوحة. ووجدوا أن البكتيريا عبارة عن خلية صغيرة تشبه العصا يمكنها السباحة باستخدام ذيول صغيرة تشبه السوط حول جسمها بالكامل. إنها مرنة في تنفسها، حيث تستطيع البقاء مع أو بدون أكسجين، وتزدهر في نطاق واسع من الظروف، إذ تنمو في درجات حرارة تتراوح من 10 إلى 45 درجة مئوية وفي تركيزات ملحية قد تقتل كائنات أخرى. وعندما فحصوا تركيبها الكيميائي، وجدوا بصمة فريدة من الأحماض الدهنية والليبيدات التي تميزها عن أقرب أقربائها المعروفة. والأهم من ذلك، أنهم قاموا بتسلسل شفرتها الجينية الكاملة، وهي دليل التعليمات الكامل لبناء البكتيريا. وقد أكد هذا التحليل الجيني أنه على الرغم من أن هذه البكتيريا الجديدة مرتبطة وثيقًا بأنواع معروفة، إلا أنها متميزة بما يكفي لتصنيفها كنوع جديد، والذي أطلق عليه الفريق اسم Exiguobacterium sargassi.
كشفت المخططات الجينية لـ Exiguobacterium sargassi عن قصة مدهشة حول كيفية بقائها داخل الأعشاب البحرية. فالبكتيريا مجهزة بمجموعة كبيرة من الجينات المخصصة لتفكيك الكربوهيدرات، وهو المصطلح العلمي للسكريات والنشويات. وتحديدًا، تمتلك مجموعة أدوات غنية من الإنزيمات المصممة لقطع "ألفا-جلوكان" و"بيتا-جلوكان"، وهي أنواع من سلاسل السكر الموجودة في أنسجة التخزين. ووجد الباحثون أن هذه البكتيريا بارعة بشكل خاص في استهداف هذه السكريات المحددة، حيث تمتلك عددًا كبيرًا من الإنزيمات في عائلة تُعرف باسم GH13، المشهورة بتفكيك المواد الشبيهة بالنشا. كما أنها تحمل إنزيمًا مرشحًا قادرًا على قطع "البيتا-جلوكان"، وهو سكر شائع آخر في النبات. ومع ذلك، كشفت الدراسة أيضًا عما لا تستطيع هذه البكتيريا فعله؛ فبالرغم من عزلها على وسط يحتوي على "الألجينات"، وهو سكر هيكلي رئيسي في الأعشاب البحرية البنية، إلا أن جينوم البكتيريا يفتقر إلى الجينات المحددة اللازمة لتفكيك الألجينات أو السليلوز، وهي الألياف القوية التي تشكل جدران الخلايا النباتية. وهذا يشير إلى أن Exiguobacterium sargassi لا تتغذى على الهيكل البنائي للأعشاب البحرية، بل من المرجح أنها تتغذى على السكريات اللينة المخزنة داخل خلايا النبات، لتعيش كضيف متخصص بدلاً من غازٍ مدمر.
إن اكتشاف Exiguobacterium sargassi يضيف قطعة جديدة إلى أحجية التنوع البيولوجي البحري، مما يظهر أن حتى البيئات المدروسة جيدًا مثل مروج الأعشاب البحرية تحتضن أشكالًا فريدة من الحياة ذات مهارات أيضية متخصصة. وأشار الباحثون إلى أن هذه البكتيريا تحمل أيضًا جينات تساعدها في التعامل مع المعادن الثقيلة والإجهاد التأكسدي، وهي سمات ستكون مفيدة في الظروف المتقلبة للمحيط. ورغم أن الدراسة لم تختبر إنزيمات هذه البكتيريا في بيئة صناعية، إلا أن تحديد مجموعتها الجينية المحددة يوفر هدفًا واضحًا للأبحاث المستقبلية. يمكن للعلماء الآن النظر في هذه الجينات المحددة لفهم كيفية وصول هذه البكتيريا إلى مصدر غذائها، ومن المحتمل تسخير إنزيماتها الفريدة للتطبيقات الصناعية. ويؤكد هذا الاكتشاف أن السكان المجهريين في المحيط أكثر تنوعًا وتخصصًا مما كان يُعتقد سابقًا، مما يوفر خزانًا من الأدوات البيولوجية التي بدأ فهمها للتو.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.