صخور غنية بالكيروجين تؤثر على نمو وتركيب مجتمع ميكروبي لا هوائي

صخور تغذي حياة خفية بهدوء

بعيداً تحت أقدامنا، في الصخور المظلمة الخالية من الأكسجين، تعيش أعداد هائلة من الميكروبات على فتات الكربون القديم. تطرح هذه الدراسة سؤالاً يبدو بسيطاً لكنه ذو دلالات كبيرة: هل تجعل أنواع الصخور الغنية بالكربون الحياة تحت الأرض تزدهر أو تكافح أو تتغير في طبيعتها — وماذا قد يعني ذلك للحياة على عوالم أخرى؟

كربون قديم محبوس في الحجر

معظم الكربون العضوي على الأرض ليس في الغابات أو المحيطات، بل محبوس داخل مادة صلبة تُسمى الكيروجين، المندمجة في الصخر الزيتي والفحم. يتكوّن الكيروجين من نباتات محبوسة وطحالب وبقايا عضوية أخرى دُفِنت ثم طابَخت وانضغطت تدريجياً عبر ملايين السنين. يقسم الجيولوجيون الكيروجين إلى أربعة أنواع رئيسية اعتماداً على كيفية تكوّنه ودرجة تحوله. النوعان الأول والثاني، الموجودان بشكل رئيسي في الصخر الزيتي، غنيان بسلاسل كربونية طويلة ويمكن أن ينتجا نفطاً وغازاً. النوع الثالث، الشائع في الفحم، أكثر عطرية وكيميائياً أقسى. النوع الرابع هو الأكثر تغيراً وتأكسداً، مخلفات محترقة تشبه الفحم النباتي تُعتبر تقليدياً وقوداً ضعيفاً — وغالباً ما تُهمل. ومع ذلك، يشبه هذا النوع بشكلٍ وثيق المواد العضوية المعقدة الموجودة في النيازك وعلى أسطح الكواكب، مما يجعله بديلاً طبيعياً للكربون خارج الأرض.

عالم محكوم تحت الأرض في زجاجة

لمعرفة كيف تؤثر هذه الأنواع الصخرية على الحياة، بنى الباحثون «عوالم» مصغّرة خالية من الأكسجين داخل قوارير زجاجية. احتوت كل ميكروكوزم على مجتمع ميكروبي مُعد بعناية جُمِع في الأصل من قاع بركة موحلة، ثم تكيّف مسبقاً للنمو على مادة نيزكية غنية بمواد شبيهة بالنوع الرابع. أضاف الفريق صخوراً مطحونة غنية بأحد أنواع الكيروجين الأربعة — أو لم يُضِف صخراً على الإطلاق كضابط — بالإضافة إلى وسط غذائي أساسي يحتوي أسيتات حتى لا تُشوِّش الجوع الشديد النتائج. على مدى 11 يوماً، راقبوا كمية نمو الميكروبات بعدد المستعمرات على أطباق مزروعة، وقاسوا الحموضة (درجة الحموضة)، وحللوا غازات مثل ثاني أكسيد الكربون والهيدروجين، وسَلَّلوا حمض نووي ميكروبي لمعرفة أي العائلات هيمنت، واستخدموا مجهر إلكتروني لفحص كيفية تفاعل الخلايا مع أسطح الصخور.

بعض الصخور تساعد، بعضها تضر، وبعضها يراقب فقط

أظهرت الأنواع الصخرية الأربعة تأثيرات مختلفة بشكل ملحوظ على النمو. الصخور الغنية بالكيروجين من النوعين الأول والثاني لم تُعزّز ولا كَبّحت بشدة العدد الإجمالي للميكروبات مقارنةً بالضابط الذي احتوى الأسيتات فقط، مما يوحي أن كربونها العضوي الصلب ظل صعب الاستخدام تحت هذه الظروف. كان أداء الفحم الغني بالنوع الثالث أسوأ: حيث أعاق النمو فعلياً، ومن المرجح أن ذلك لأن هذا الكيروجين يحتوي على مركبات فينولية وفيرة معروفة بكونها سامة وصعبة التحلل. بالمقابل، عزز الفحم النباتي الغني بالنوع الرابع نمو الميكروبات بشكل ملحوظ، بالرغم من أنه عادة ما يُهمل لعدم ملاءمته للنفط والغاز. هذا يبيّن أن للمِيكروبات، المواد العضوية «المحروقة» والمعالجة بشدة يمكن أن تكون صديقة بدلاً من طريق مسدود، ربما لاحتوائها على مركبات عطرية أكثر سهولةً في النفاذ وميزات سطحية يمكن للميكروبات استغلالها.

تتغير تشكيلة الميكروبات مع كل صخر

حتى عندما لم يتغير النمو الإجمالي كثيراً، اختلفت هويات المتفوقين. كشفت تسلسلات الحمض النووي أن الصخور الغنية بالنوع الثاني فضّلت بقوة مجموعة من البكتيريا تُدعى Burkholderiaceae، إلى جانب بعض Paenibacillaceae، وأنتجت هذه المجتمعات المزيد من الكربون غير العضوي المذاب في شكل CO₂. يشير ذلك إلى استقلاب نشط — ربما للأسيتات أو للمواد العضوية المشتقة من الصخر، أو لكليهما. حوّلت الصخور الغنية بالنوع الرابع المجتمع نحو عائلات مثل Cellulomonadaceae وPleomorphomonadaceae، كائنات قادرة على تكسير مجموعة واسعة من الجزيئات المعقدة. توضح هذه التحولات أن كل نوع صخري يعمل كمرشح كيميائي، مفضلاً الميكروبات المزوّدة بالإنزيمات المناسبة، وأن الصخور نفسها يمكن أن توسع تنوع المجتمع بتوفير مصادر غذاء جديدة وصعبة الوصول. كما كشفت صور المجهر الإلكتروني عن تجمع خلايا على الفحم من النوع الثالث، مغمورة في شبكات وطبقات قد تمثل استجابات إجهادية لسطح معادٍ.

من الحيّز الحيوي العميق للأرض إلى عوالم بعيدة

من خلال تثبيت الحرارة ودرجة الحموضة والظروف الأخرى وتغيير نوع الصخر فقط، تُظهر الدراسة أن كيمياء وتركيب الصخور الغنية بالكيروجين يمكن أن تُكبح أو تترك دون تغيير أو تعزز نمو الميكروبات، وفي الوقت نفسه تعيد تشكيل من يهيمن منها. هذا يعني أن طبقات صخرية واسعة وغنية بالكربون التي اعتُقدت ذات مرة أنها خاملة إلى حد كبير قد تساعد فعلياً في وضع قواعد الحياة في باطن الأرض العميق. والأهم من ذلك، إن قدرة المواد المشابهة للنمط الرابع — الشبيهة بالعضويات غير القابلة للذوبان في النيازك وعلى المريخ — على تعزيز النمو توحي بأن كربوناً مماثلاً محبوساً في صخور خارج أرضية قد يدعم الحياة بهدوء حيث يتوفر الماء السائل. إن فهم كيفية استغلال الميكروبات لهذه المخازن الكربونية العنيدة لا يعيد فقط تشكيل رؤيتنا لحيّز الأرض الحيوي الخفي، بل أيضاً يُحسّن بحثنا عن الحياة داخل صخور عوالم أخرى.

الاستشهاد: Waajen, A.C., de Wit, W., Sánchez-Román, M. et al. Kerogen-rich rocks influence growth and composition of an anaerobic microbial community. Sci Rep 16, 12596 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-42062-5

الكلمات المفتاحية: الحياة تحت السطح العميق, الكيروجين, المجتمعات الميكروبية, دورة الكربون, علم الأحياء الفلكي