النسخة الأصلية ل هذه القصة ظهرت في مجلة كوانتا.
لقد أدرك العلماء أنه يوجد في التربة والصخور الموجودة تحت أقدامنا محيط حيوي واسع يبلغ حجمه العالمي ضعف حجم جميع محيطات العالم تقريبًا. لا يُعرف سوى القليل عن هذه الكائنات الموجودة تحت الأرض، والتي تمثل معظم الكتلة الميكروبية للكوكب والتي قد يتجاوز تنوعها تنوع أشكال الحياة التي تعيش على السطح. يأتي وجودها مصحوبًا بلغز كبير: فقد افترض الباحثون غالبًا أن العديد من تلك العوالم الجوفية عبارة عن مناطق ميتة تعاني من نقص الأكسجين وتسكنها فقط ميكروبات بدائية تحافظ على عملية التمثيل الغذائي الخاصة بها وتتخلص من آثار العناصر الغذائية. ومع استنفاد هذه الموارد، كان يُعتقد أن البيئة تحت الأرض يجب أن تصبح هامدة بعمق أكبر.
في بحث جديد نشر في يونيو في اتصالات الطبيعةقدم الباحثون أدلة تتحدى تلك الافتراضات. وفي خزانات المياه الجوفية على عمق 200 متر تحت حقول الوقود الأحفوري في ألبرتا بكندا، اكتشفوا ميكروبات وفيرة تنتج كميات كبيرة بشكل غير متوقع من الأكسجين حتى في غياب الضوء. وقالت كارين لويد، عالمة الأحياء الدقيقة تحت السطح في جامعة تينيسي، إن الميكروبات تولد وتطلق الكثير مما يسميه الباحثون “الأكسجين الداكن”، وهو ما يشبه اكتشاف “حجم الأكسجين القادم من عملية التمثيل الضوئي في غابات الأمازون المطيرة”. جزء من الدراسة. إن كمية الغاز المنتشر خارج الخلايا كبيرة جدًا بحيث يبدو أنها تخلق ظروفًا مناسبة لحياة تعتمد على الأكسجين في المياه الجوفية والطبقات المحيطة.
وقالت باربرا شيروود لولار، عالمة الجيوكيمياء بجامعة تورنتو والتي لم تشارك في العمل: “إنها دراسة تاريخية”. بحثت الأبحاث السابقة في كثير من الأحيان في الآليات التي يمكن أن تنتج الهيدروجين وبعض الجزيئات الحيوية الأخرى للحياة تحت الأرض، ولكن تم تجاهل توليد الجزيئات المحتوية على الأكسجين إلى حد كبير لأن مثل هذه الجزيئات يتم استهلاكها بسرعة كبيرة في البيئة تحت السطح. وقالت: “حتى الآن، لم تتمكن أي دراسة من تجميع كل هذه الأمور معًا تمامًا مثل هذه الدراسة”.
نظرت الدراسة الجديدة إلى طبقات المياه الجوفية العميقة في مقاطعة ألبرتا الكندية، والتي تحتوي على رواسب غنية من القطران تحت الأرض، والرمال النفطية، والهيدروكربونات، والتي أطلق عليها اسم “تكساس كندا”. ونظرًا لأن تربية الماشية والصناعات الزراعية الضخمة تعتمد بشكل كبير على المياه الجوفية، فإن حكومة المقاطعة تراقب بنشاط حموضة المياه وتركيبها الكيميائي. ومع ذلك، لم يقم أحد بدراسة ميكروبيولوجيا المياه الجوفية بشكل منهجي.
بالنسبة لإميل روف، بدا إجراء مثل هذا الاستطلاع بمثابة “ثمرة متدلية” في عام 2015 عندما بدأ زمالة ما بعد الدكتوراه في علم الأحياء الدقيقة في جامعة كالجاري. لم يكن يعلم أن هذه الدراسة التي تبدو واضحة ستفرض عليه ضرائب على مدى السنوات الست المقبلة.
الأعماق المزدحمة
بعد جمع المياه الجوفية من 95 بئرًا في جميع أنحاء ألبرتا، بدأ روف وزملاؤه في إجراء الفحص المجهري الأساسي: حيث قاموا بصبغ الخلايا الميكروبية في عينات المياه الجوفية بصبغة الحمض النووي واستخدموا مجهرًا مضانًا لحسابها. ومن خلال التأريخ الإشعاعي للمواد العضوية في العينات والتحقق من الأعماق التي تم جمعها فيها، تمكن الباحثون من تحديد أعمار طبقات المياه الجوفية التي كانوا يستغلونها.
لقد حيّرهم النمط في الأرقام. عادة، في الدراسات الاستقصائية للرواسب تحت قاع البحر، على سبيل المثال، يجد العلماء أن عدد الخلايا الميكروبية يتناقص مع العمق: لا يمكن للعينات الأقدم والأعمق أن تحافظ على نفس القدر من الحياة لأنها أكثر انقطاعًا عن العناصر الغذائية التي تنتجها نباتات التمثيل الضوئي. والطحالب القريبة من السطح. لكن ما أثار دهشة فريق راف هو أن المياه الجوفية الأقدم والأعمق تحتوي على خلايا أكثر مما تحتويه المياه العذبة.
ثم بدأ الباحثون في تحديد الميكروبات الموجودة في العينات، باستخدام الأدوات الجزيئية لاكتشاف الجينات المميزة لها. وكان الكثير منها عبارة عن عتائق ميثانوجينية، وهي ميكروبات بسيطة وحيدة الخلية تنتج غاز الميثان بعد استهلاك الهيدروجين والكربون النازحين من الصخور أو في المواد العضوية المتحللة. كما وجدت أيضًا العديد من البكتيريا التي تتغذى على الميثان أو على المعادن الموجودة في الماء.
