اكتشف باحثون دورة جديدة كاملة من انبعاثات الهيدروكربون الطبيعي وإعادة التدوير التي تسهلها مجموعة متنوعة من الكائنات الدقيقة وقال عالم الأرض كونور لوف، من جامعة كاليفورنيا، سانتا باربرا (UCSB): “هناك نوعان فقط من البكتيريا الزرقاء البحرية يضيفان ما يصل إلى 500 مرة من الهيدروكربونات إلى المحيط سنويا، أكثر من مجموع جميع الأنواع الأخرى من المدخلات البترولية إلى المحيط، بما في ذلك تسرب النفط الطبيعي وانسكابات النفط وإغراق الوقود والجريان السطحي من الأرض”.
ولكن على عكس المزيد من المساهمات البشرية المألوفة للهيدروكربونات في محيطنا، فإن هذا ليس تفريغا محليا أحادي الاتجاه.وتنتشر هذه الهيدروكربونات، بشكل أساسي على شكل البنتاديكان (nC15)، عبر 40% من سطح الأرض، وتتغذى عليها الميكروبات الأخرى ويجري تدويرها باستمرار بطريقة يقدّر لوف وزملاؤه وجود زهاء مليوني طن متري فقط في الماء في أي وقت وأوضح لوف: “كل يومين تنتج وتستهلك كل البنتاديكان في المحيط” واليوم، يمكن العثور على آثار البشرية الهيدروكربونية في معظم جوانب محيطنا.
ونحن نبعث هذه الجزيئات المكونة من ذرات الكربون والهيدروجين بعدة طرق – الجزء الأكبر من خلال استخراج واستخدام الوقود الأحفوري، ولكن أيضا من البلاستيك والطبخ والشموع والطلاء، والقائمة تطول لذلك ربما لا ينبغي أن تكون مفاجأة كبيرة أن آثار انبعاثاتنا أغرقت قدرتنا على رؤية الدورة الهيدروكربونية الهائلة، التي تحدث بشكل طبيعي في محيطاتنا وتطلّب الأمر من لوف وزملائه بعض الجهد لتحديد هذه الدورة العالمية بوضوح لأول مرة وبعيدا عن معظم المصادر البشرية للهيدروكربونات، في مياه شمال الأطلسي شبه الاستوائية الفقيرة بالمغذيات، اضطر الفريق إلى وضع السفينة التي أخذوا عينات منها لمواجهة الرياح، لذا فإن وقود الديزل الذي يحتوي أيضا على البنتاديكان لم يلوث مواقع الدراسة السبعة ولم يُسمح لأي شخص بالطهي أو التدخين أو الطلاء على سطح السفينة أثناء التجميع.
وأوضح عالم الأرض ديفيد فالنتين، من UCSB: “إنه مثل جسر البوابة الذهبية: تبدأ من أحد الأطراف وعندما تصل إلى الطرف الآخر، يحين الوقت للبدء من جديد”وبالعودة إلى اليابسة، تمكّن الباحثون من تأكيد أن مادة البنتاديكان في عينات مياه البحر من أصل بيولوجي، باستخدام كروماتوغراف الغاز وعند تحليل بياناتهم، وجدوا أن تركيزات البنتاديكان زادت مع وفرة أكبر من خلايا البكتيريا الزرقاء، وكان التوزيع الجغرافي والرأسي للهيدروكربون متسقا مع بيئة هذه الميكروبات وتعد البكتيريا الزرقاء “بروكليروكوكس” وSynechococcus مسؤولة عن نحو ربع تحويل المحيط العالمي لطاقة ضوء الشمس إلى مادة عضوية (الإنتاج الأولي)، وكشفت الزراعة المختبرية السابقة أنها تنتج البنتاديكان في هذه العملية.
ويشرح فالنتين أن البكتيريا الزرقاء من المحتمل أن تستخدم البنتاديكان كمكون أقوى للأغشية الخلوية شديدة الانحناء، مثل تلك الموجودة في البلاستيدات الخضراء (العضية التي تقوم بعملية التمثيل الضوئي) وتبع دورة البنتاديكان في المحيط أيضا الدوران الدائري لهذه البكتيريا الزرقاء – هجرتها العمودية في الماء استجابة لتغيرات شدة الضوء على مدار اليوم.وتشير هذه النتائج مجتمعة إلى أن البكتيريا الزرقاء هي بالفعل مصدر البنتاديكان البيولوجي، الذي تستهلكه بعد ذلك الكائنات الحية الدقيقة الأخرى التي تنتج ثاني أكسيد الكربون الذي تستخدمه البكتيريا الزرقاء لمواصلة الدورة.
وحدد فريق لوف عشرات البكتيريا والعتائق التي تعيش على السطح، والتي ازدهرت استجابة لإضافة البنتاديكان في عيناتهم.وأضاف الباحثونهيدروكربونات بترولية إلى عينات أقرب بشكل متزايد إلى المناطق ذات التسرب النشط للنفط في خليج المكسيك.ولسوء الحظ، فإن عينات البحر فقط من المناطق المعرضة بالفعل للهيدروكربونات غير البيولوجية، احتوت على ميكروبات ازدهرت استجابة لاستهلاك هذه الجزيئات وأظهرت اختبارات الحمض النووي أن الجينات التي يُعتقد أنها تشفر البروتينات، التي يمكن أن تحلل هذه الهيدروكربونات تختلف بين الميكروبات، مع وجود تباين واضح بين التي تناولت الهيدروكربونات البيولوجية والتي التهمت ذات المصدر البترولي.
وقال فالنتين: “أظهرنا أن هناك دورة هيدروكربونية ضخمة وسريعة تحدث في المحيط، وأنها تختلف عن قدرة المحيط على الاستجابة لمدخلات البترول” وبدأ الباحثون في تحديد تسلسل جينومات الميكروبات في عيّنتهم لفهم البيئة وعلم وظائف الأعضاء للمخلوقات المشاركة في دورة الهيدروكربون الطبيعية للأرض.
