المجتمعات الميكروبية وإمكانات التعدّن الحيوي داخل الجليد الدائم الجبلي في مغارة دوفوكس الجليدية في بيارينيا الوسطى

حياة مخفية في عالم يتلاشى

على ارتفاعات عالية في بيارينيا الوسطى، تتقلص مغارة جليدية قليلة الشهرة تُدعى دوفوكس بهدوء مع احتدام الاحترار المناخي. داخل هذا الكهف المتجمد، اكتشف العلماء مجتمعات غنية من الميكروبات تعيش في جليد قد يكون عمره آلاف السنين. هذه الكائنات الدقيقة لا تكتفي بالبقاء في البرد الدائم والظلام؛ بل قد تساهم أيضاً في بناء تشكيلات معدنية دقيقة تسجل مناخ الماضي. فهم كيفية عمل هذا النظام البيئي المخفي يمكن أن يخبرنا عن مستقبل الجليد الدائم الجبلي، ويقدّم دلائل حول الحياة في بيئات قاسية أخرى، بل ويمكن أن يلهم طرقاً جديدة لاستخدام الميكروبات في التكنولوجيا.

كهف بثلاثة أنواع من الجليد

تقع مغارة دوفوكس أسفل الارتفاع الذي تبقى عنده درجات الحرارة الجوية قريبة من الصفر طوال العام. ينقسم داخلها إلى مناطق مميزة: مياه نهر جارية ومياه تنقط قرب المدخل، وجليد موسمي يذوب ويتجمد كل عام، وأجسام أعظم من الجليد الدائم التي تستمر من سنة إلى أخرى. أخذ الباحثون عينات من المساكن الثلاثة—الماء السائل، والجليد الموسمي، والجليد طويل العمر—لمقارنة كيميائها ومجتمعاتها الحية. وجدوا أن حالة الماء—مجمّد أم سائل—كانت العامل الرئيسي الذي يميّز العينات: كانت مياه النهر والتنقيط السائلة مختلفة كيميائياً عن الجليد، خاصة في محتواها من الكربون والأيونات الرئيسية، مما يؤكد أن كل جزء من الكهف يوفر بيئة مختلفة للحياة.

معادن غريبة شكلتها الميكروبات

تحتضن مغارة دوفوكس جماعة من المعادن غير الاعتيادية تُعرف بكربونات الكهف الناتجة عن التبريد (cryogenic cave carbonates)، التي تتكون عندما يتجمد الماء ويطرد المواد المذابة إلى جيوب صغيرة من السائل المتبقّي. ومع تركيز هذا الملح تتبلور معادن مثل الكلسيت، والأراجونايت، والفاتيرايت، والكلسيت الغني بالمغنيسيوم، والنيسكوينيت. باستخدام مجاهر إلكترونية عالية الدقة، رصد الفريق هياكل كربونات كروية وإبرية تشبه عن كثب أشكالاً معدنية معروفة من كهوف أخرى تتأثر بالميكروبات. يمكن أن تعمل طبقات اللزق الميكروبي وسطوح الخلايا كهيكل تتكوّن عليه بلورات المعادن وتنمو، خصوصاً في ظروف قلوية طفيفة وغنية بالكالسيوم والمغنيسيوم. تشير هذه المشاهدات إلى أن معادن دوفوكس ليست مجرد نتاج تجمّد بسيط، بل أيضاً نتاج نشاط بيولوجي.

مجتمعات تزدهر في البرد والظلام

لمعرفة من يعيش في هذا المسكن المتجمد، حلل العلماء مؤشرات جينية للبكتيريا والآرشيا والميكرويوكاريوت (بما في ذلك الفطريات والطحالب). اكتشفوا أكثر من 9000 متغير جيني متميّز، تهيمن عليه بكتيريا مثل البروتيوبكتيريا، الأكتينوبكتيريا، وPatescibacteria—مجموعات شائعة في بيئات باردة وفقيرة بالمغذيات. احتوت المياه السائلة والجليد الموسمي قرب المدخل على كائنات أكثر ميلاً للضوء، بما في ذلك السيانوبكتيريا والطحالب الخضراء، بما يتوافق مع تعرضها المتقطع لأشعة الشمس. بالمقابل، كان الجليد الدائم الأعظم أغنى بميكروبات متكيفة مع الظلام وشح الموارد، بما في ذلك أجناس مثل Lysobacter القادرة على هضم المواد العضوية المعقّدة. كانت أجناس فطرية مثل Penicillium وCladosporium وفيرة أيضاً، ومن المرجح أن تعيد تدوير كميات صغيرة من المادة العضوية المتاحة. اللافت أن أكثر من نصف تسلسلات اليوكاريوت لم تُطابق كائنات معروفة، ما يبرز مخزوناً كبيراً من «المادة الميكروبية المظلمة» التي لم تُوصف بعد.

خدع أيضية تبني المعادن

بعيداً عن تعداد الأنواع، استخدم الفريق مسوحات جينية مستهدفة وتسلسلاً كامل التجمع الجيني لاستنتاج ما قد تقوم به هذه الميكروبات. في الجليد الدائم، وجدوا جينات مرتبطة بتثبيت الكربون، والتخمر، وأيض الميثان، ودوران النيتروجين والكبريت—وهي أجزاء أساسية من كيمياء الكهف الخفية. والأهم من ذلك أنهم عرّفوا جينات لإنزيمات معروفة بتعزيز تكوّن المعادن: اليوريازات والليكازات الأمينية التي ترفع قيمة الرقم الهيدروجيني محلياً، وإنزيمات أنهيدراز الكربون التي تسرّع تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى أيونات الكربونات. كما رصدوا مسارات لاختزال النترات والكبريتات، وهي عمليات تغير كيمياء الماء وتُفضّل ترسب كربونات وسلفات. رغم أن وفرة هذه الجينات منخفضة ولم تُقاس الأنشطة المباشرة، فإن وجودها مع الأشكال المعدنية الملاحَظة تحت المجهر يدعم بقوة فكرة أن ميكروبات دوفوكس تُسهم في ترسيب المعادن المُحفَّز بالبكتيريا على مدى أزمنة طويلة.

لماذا تهم هذه الميكروبات المتجمدة

تُظهر مغارة دوفوكس أنه حتى داخل كتل جليدية جبلية تبدو خاوية من الحياة، تبقى مجتمعات ميكروبية معقدة وتعيد تشكيل محيطها بدقة. كل مسكن—المياه الجارية، والجليد الموسمي، والجليد الدائم العتيق—يحتضن مزيجاً خاصاً من الكائنات والظروف الكيميائية، ومعاً يؤثرون في أي المعادن تتكون وكيف تنمو. للقراء غير المتخصصين، الرسالة الأساسية هي أن الميكروبات يمكن أن تعمل كمهندسين هادئين للعالم تحت الأرض، تاركة «بصمات» معدنية تسجل الظروف السابقة. مع تقلص الجليد الدائم ومغارات الجليد بفعل تغير المناخ، تلتقط دراسات كهذه أرشيفاً يختفي من تاريخ المناخ والتنوع البيولوجي، بينما تقدّم أيضاً نظائر لبيئات جليدية على كواكب وأقمار أخرى حيث قد توجد شراكات مشابهة بين الميكروبات والمعادن ذات يوم.

الاستشهاد: Muñoz-Hisado, V., Bartolomé, M., Osácar, M.C. et al. Microbial communities and biomineralization potential within mountain permafrost of the Devaux ice cave in the Central Pyrenees. Sci Rep 16, 6232 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-37305-4

الكلمات المفتاحية: مغارات جليدية, الحياة الميكروبية, التعدّن الحيوي, الجليد الدائم, المعادن الباردة المنشأ