التحليل الميتاجينومي لتنوع البكتيريا والمقاومة للمضادات الحيوية والملامح الوظيفية في عينات قلب الجليد من نَحْلين جليديين في سيكيم بالهيمالايا

حياة مخفية في جليد الهمالايا

عاليًا في سيكيم بالهمالايا، تبدو الأنهار الجليدية كأنهار جليد بلا حياة، لكنها في الواقع تحتضن مجتمعات مجهريّة حيوية. تستكشف هذه الدراسة أنواع البكتيريا المحفوظة داخل جليدين هيمالايا، والوظائف الكيميائية التي تقوم بها، وما إن كانت تحمل جينات مقاومة للمضادات الحيوية قد تكون مهمة عند ذوبان الجليد وتغذية الأنهار التي تمد السكان في الأسفل بالماء.

جليدان تحت المجهر

حفر الباحثون أنوية جليد من جليدين في سيكيم بالهمالايا، أطلقا عليهما فري-بيك وراثونغ. قطعوا كل قلب جليد بطول 1.5 متر إلى أقسام علوية ووسطى وسفلية ثم ذابوا الجليد في ظروف معقمة. باستخدام تقنيات تسلسل الحمض النووي الحديثة، سجّلوا البكتيريا الموجودة والجينات التي تحملها تلك الميكروبات. في الوقت ذاته، قاسوا الخصائص الكيميائية الأساسية للمياه مثل درجة الحموضة (مدى حموضة أو قلوية ماء الذوبان)، محتوى الملح، وكسورًا ضئيلة من المعادن مثل الصوديوم والمغنيسيوم والكالسيوم والبوتاسيوم والزنك.

حشد من الميكروبات المحبة للبرودة

احتوت أنوية الجليد على تنوع بكتيري أغنى مما كان متوقعًا: 37 مجموعة رئيسية، أكثر من 600 جنس، وأكثر من 1500 نوع. سيطرت مجموعتان واسعان، تعرفان باسم Pseudomonadota وActinomycetota، على معظم العينات، مع وجود مجموعات أخرى مثل Bacillota وBacteroidota بشكل شائع أيضًا. عموماً احتوت الأقسام العلوية والوسطى من الجليد على أنواع أكثر وأعدادًا أعلى من البكتيريا مقارنة بالطبقات الأعمق. كان جليد فري-بيك أكثر تنوعًا باستمرار من راثونغ، وهو ما يتوافق مع مؤشرات أخرى تُظهر أن راثونغ يتراجع بوتيرة أسرع وقد شهد تغيّرًا بيئيًا أقوى.

كيف تُشكِّل الكيمياء مجتمع الجليد

لفهم سبب ازدهار بعض الميكروبات في مواضع معينة، قارن الفريق أنماط البكتيريا مع القياسات الكيميائية. وجدوا أن الحموضة كانت واحدة من أقوى العوامل المؤثرة في تحديد البكتيريا الحاضرة، حيث تفضّل الظروف الحمضية الطفيفة والقاعدية الطفيفة مجموعات مختلفة. كما ارتبطت عدة معادن، من ضمنها الصوديوم والمغنيسيوم والبوتاسيوم والكالسيوم والزنك، بتغيرات في التنوع البكتيري، خصوصًا في الطبقات العلوية والوسطى. أظهرت النماذج الإحصائية أن هذه العوامل الكيميائية كانت أهم من فروق الحرارة بين العينات، مما يشير إلى أن تغيّرات دقيقة في كيمياء الماء يمكن أن تعيد تشكيل الحياة داخل الجليد.

نشاط ميكروبي مكثف ومقاومة صامتة

من خلال فحص الجينات الموجودة، استطاع العلماء استنتاج ما يمكن أن تقوم به هذه الميكروبات. رُبطت العديد من الجينات بتحلل وبناء المكوّنات الأساسية للحياة مثل الأحماض الأمينية والسكريات والدهون وجزيئات نقل الطاقة. وُجدت أيضًا جينات تشارك في دورات النيتروجين والكبريت، تلميحًا إلى أن بكتيريا الجليد تساهم في إعادة تدوير عناصر غذائية رئيسية حتى وهي مجمدة. من بينها وُجدت أنواع معروفة عادةً بتشكيل شراكات مع النباتات لتثبيت النيتروجين، وهو ما يتناسب مع فكرة أن تراجع الأنهار الجليدية يكشف أرضًا جديدة حيث تكون هذه المساعدات مفيدة. في الوقت نفسه، احتوى الجليد على مجموعة واسعة من جينات مقاومة المضادات الحيوية، لا سيما في جليد فري-بيك. ارتبطت هذه الجينات بالمقاومة لعدة فئات دوائية مهمة، بما في ذلك الأمينوجليكوزيدات والتتراسيكلينات والفلوروكينولونات والماكروليدات، وكانت أقوى الصلات مع ثلاث مجموعات بكتيرية رئيسية.

ما الذي قد يطلقه ذوبان الجليد

لا تدّعي الدراسة أن هذه الجينات تُسبّب أمراضًا نشطة لدى الناس اليوم، ويحذر المؤلفون أن بعض الإشارات قد تكون مبالغًا فيها بسبب حدود الطرق الحالية. ومع ذلك، تظهر النتائج أن أنهار جليدية الهمالايا تخزن كل من بكتيريا متنوعة وسمات جينية لمقاومة المضادات الحيوية ودورات العناصر الغذائية. مع تسارع تغير المناخ وذوبان الأنهار الجليدية، يمكن لهذا المخزون المجمد من الميكروبات وجينات المقاومة وملوثات أخرى أن يُغسل إلى أنهار الجبال. بالنسبة للسكان في الأسفل، يعني ذلك أن الأنهار الجليدية ليست مجرد مؤشرات للاحترار المناخي فحسب، بل أيضًا مصادر محتملة لتحديات بيولوجية وصحية عامة جديدة تستدعي مراقبة أقرب.

الاستشهاد: Tamang, S., Sherpa, M.T., Najar, I.N. et al. Metagenomic analysis of bacterial diversity, antibiotic resistance, and functional profiles in the ice core samples from two glaciers of Sikkim Himalaya. Sci Rep 16, 15482 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-40915-7

الكلمات المفتاحية: الميكروبيوم الجليدي, مقاومة المضادات الحيوية, أنهار جليدية هيمالايا, ميتاجينوميات, تغير المناخ