تلوث نفطي مستمر يغيّر استجابات ميكروبات التربة في بانغر هيلز، شرق القارة القطبية الجنوبية

حياة خفية في صحراء جليدية

في أحد أكثر الزوايا جفافاً وبرودة في القارة القطبية الجنوبية، تحافظ الحياة المجهرية بصمت على عمل نظام التربة البيئي. حتى هنا، بعيداً عن المدن وحقول النفط، تركت تسريبات وقود صغيرة من أنشطة بحثية سابقة أثراً دائماً. تستكشف هذه الدراسة كيف أعاد تسرب نفطي عمره عقود بالقرب من مهبط مروحية في القارة القطبية الجنوبية تشكيل المجتمعات الميكروبية غير المرئية في التربة — وكيف قد تغيّر تلك التغيرات طريقة تنفّس هذا الوسط الهش للغازات وطريقة تخزينه للكربون.

واحة نائية لمسها الوقود

أُجريت الأبحاث في بانغر هيلز، واحة صخرية خالية من الجليد محاطة بألواح جليدية شاهقة في شرق القارة القطبية الجنوبية. في ثمانينيات القرن الماضي، تسرب وقود مستخدم لعمليات الطيران إلى الأرض قرب قاعدة بحثية صغيرة. على الرغم من أن الانسكاب كان محدوداً وحدث قبل نحو أربعين عاماً، ما زالت آثار الوقود النفطي مكتشفة في رقعة تربة حول المهبط القديم. جمع الفريق 26 عينة تربة على طول خطين مرجعيين نظيفين وداخل منطقة المهبط الملوثة، وحفروا أنوية ضحلة وأعمق حيث تسرب الوقود نحو الأسفل. قاسوا كيمياء التربة الأساسية، وفحصوا الهيدروكربونات المتبقية، واستخدموا تقنيات قائمة على الحمض النووي لتحديد الميكروبات الموجودة هناك وما هي قدراتها الوظيفية.

كيف تعيش الميكروبات على أقل القليل

تربة صحاري القارة القطبية الجنوبية فقيرة للغاية بالمغذيات والمادة العضوية. في هذه الظروف القاسية، يعيش كثير من الميكروبات عن طريق حصاد كميات ضئيلة من الطاقة من غازات أثرية في الهواء، مثل الهيدروجين وأول أكسيد الكربون، وعن طريق «تثبيت» ثاني أكسيد الكربون في الظلام. تتيح هذه العملية، التي تُسمى أحياناً التركيب الكيميائي الجوي، للميكروبات أن تعمل كمنتجين أوليين حتى عندما يكون ضوء الشمس محدوداً أو غائباً خلال الشتاء القطبي الطويل. وجد الباحثون أنه في تربة بانغر هيلز النقية نسبياً، ينتمي جزء كبير من المجتمع البكتيري إلى مجموعات معروفة بأكسدة الغازات الأثرية وبقدرتها على تثبيت الكربون باستخدام نسخ خاصة من إنزيم RuBisCO المرتبط عادة بالتمثيل الضوئي. أظهرت اختبارات المختبر أن هذه الترب النظيفة قادرة على خفض مستوى الهيدروجين إلى ما دون مستواه الجوي الطبيعي خلال ساعات قليلة فقط، مما يشير إلى نشاط مكثف لميكروبات جامعي الغازات.

تسريبات الوقود تقلب توازن المجتمع

في منطقة المهبط، كانت الصورة مختلفة جداً. أكدت التحاليل الكيميائية وجود مستويات مرتفعة من بقايا الوقود، على الرغم من حدوث بعض التحلل مع مرور الوقت. كشف الحمض النووي الميكروبي أن المجتمعات هناك تحولت باتجاه كائنات تتحمل الإجهاد، وقلة الأكسجين والمركبات السامة، بما في ذلك العديد من البكتيريا والفطريات المعروفة بهضم الهيدروكربونات. في الوقت نفسه، أصبحت عدة أنواع من الميكروبات التي تزدهر عادة في تربة القارة القطبية الجنوبية قليلة المغذيات والغنية بالأكسجين أقل شيوعاً. احتوت الترب الملوثة أيضاً على مزيد من الميكروبات المفترِسة والطفيليّة، ما يوحي بأن المادة العضوية الإضافية من الوقود والخلايا الميتة وفّرت مصدراً غنياً للغذاء وعززت الشبكة الغذائية المجهرية.

من البقاء المعتمد على الهواء إلى النمو المعتمد على الوقود

من خلال دمج البيانات الجينية مع تجارب مضبوطة، بين الفريق أن الترب الملوثة كانت أسوأ بكثير في استخدام الهيدروجين الجوي. كانت معدلات أكسدة الهيدروجين في أكثر العينات تلوثاً أقل بمئات المرات من المواقع النقية، وكانت جينات معالجة الهيدروجين الرئيسية أقل وفرة. ومع ذلك، عندما تعقّب العلماء كيفية دمج الميكروبات للتخمير المشع لثاني أكسيد الكربون في الظلام، ثبت أن الترب الملوثة وثبت أكثر تثبيتاً للكربون لكل وحدة من الكتلة الحيوية الميكروبية مقارنة بالنظائر النظيفة. التفسير المحتمل هو أن الميكروبات في منطقة التأثير بالوقود تحرق الهيدروكربونات كمصدر طاقة رئيسي، مطلقة ثاني أكسيد الكربون ومنتجات أخرى تعيدها الخلايا المجاورة لتثبيتها بسرعة. بالمقابل، تضطر ميكروبات الترب الأنظف للاعتماد بشكل أكبر على طاقة الغازات الأثرية وتكتفي بقليل جداً من الكربون العضوي، رغم امتلاكها مجموعة جينية كبيرة لهذه استراتيجيات البقاء.

ظلال طويلة لأثر البشر

تُظهر الدراسة أن حتى انسكاب وقود صغير ومحدد المكان يمكن أن يترك بصمة عميقة وطويلة الأمد على الحياة الخفية في ترب القارة القطبية الجنوبية. بعد عقود من التسريب الأولي، أعادت الميكروبات المحلية المتكيفة مع البرد تنظيم نفسها إلى مجتمعات تتخصص في تكسير الهيدروكربونات، بينما تم تهميش أساليب الحياة المعتمدة على جمع الغازات التي كانت تسود سابقاً. هذا إعادة التوازن في مصادر الطاقة — من الهواء إلى الوقود — تغيّر أيضاً كفاءة التربة في امتصاص وتخزين الكربون. تشير النتائج إلى أن دعم فرق التنظيف الميكروبي الموجودة بعناية من خلال إضافة مغذيات قد يساعد في معالجة مثل هذه المواقع دون إدخال كائنات غريبة. وعلى نطاق أوسع، تُبرز الدراسة كيف يمكن أن تتردد الاضطرابات البشرية الطفيفة عبر أنظمة القطب التي نميل إلى اعتبارها غير مصابة، مغيرة كل من سكانها المجهرين ودورها في دورات المناخ الأرضي.

الاستشهاد: Tan, K.K.Y., Vázquez-Campos, X., Price, G.A.V. et al. Persistent petroleum pollution shifts soil microbial responses in Bunger Hills, East Antarctica. Commun Earth Environ 7, 278 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03299-0

الكلمات المفتاحية: ميكروبات تربة القارة القطبية الجنوبية, تلوث بالوقود النفطي, أكسدة الغازات النادرة, تثبيت الكربون في الظلام, المعالجة الحيوية