يمكن للميكروبات التي ظلت معلقة في التربة الصقيعية لمدة تصل إلى 40 ألف عام أن "تستيقظ من جديد" وتبدأ في الخروج الغازات الدفيئة تشير دراسة جديدة إلى أنه إذا أصبح الصيف في القطب الشمالي أطول بكثير.

في ظل الظروف المناخية المستقبلية، فإن الميكروبات التي كانت نائمة منذ العصر الجليدي الأخير (قبل 2.6 مليون إلى 11700 سنة) قد يحتاج فقط إلى بضعة أشهر لإعادة تنشيطه، وفقا لدراسة نشرت في 23 سبتمبر في مجلة مجلة البحوث الجيوفيزيائية: علوم الأرض. إذا فعلوا ذلك حتى ولو لجزء من العام، فإن العلماء يحذرون من أن هذا قد يؤدي إلى حلقة من ردود الفعل من شأنها تسريع ذوبان الجليد الدائم و الاحتباس الحراري.

التربة الصقيعية عبارة عن مزيج من التربة والصخور والجليد الذي تم تجميده لمدة عامين على الأقل. قد تؤدي موجة حارة إلى ذوبان الطبقة العليا من التربة الصقيعية، المعروفة باسم الطبقة النشطة، لكن الميكروبات القديمة تكمن في أعماق أكبر بكثير، في طبقات لا تذوب إلا إذا ارتفعت درجات الحرارة بشكل كبير ولفترات طويلة. ولإجراء الدراسة الجديدة، سافر الباحثون إلى ألاسكا، حيث تكمن التربة الصقيعية 85% من الأرض.

"قد يكون لديك يوم حار واحد في صيف ألاسكا، ولكن ما يهم أكثر هو إطالة موسم الصيف حيث تمتد درجات الحرارة الدافئة هذه إلى الخريف والربيع"، كما يقول المؤلف الرئيسي للدراسة. تريستان كارووقال باحث مشارك في مرحلة ما بعد الدكتوراه في علم الأحياء الجيولوجية في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا في أ إفادة.

قام كارو وزملاؤه بجمع عينات من نفق أبحاث بيرمافروست بالقرب من فيربانكس. يقع النفق على عمق 50 قدمًا (15 مترًا) تحت سطح الأرض ويمتد أكثر من 350 قدمًا (107 مترًا) داخل التربة الصقيعية، ويقدم لمحة عن الحياة خلال عصر البليستوسين المتأخر (منذ 129000 إلى 11700 عام).

وكان هدفهم هو تحديد معدلات الإنعاش والنمو في الميكروبات التي عاشت خلال هذا الوقت. ولكن عندما دخل كارو النفق، لاحظ أيضًا عظام الماموث والبيسون بارزة من الجدران الجليدية، بحسب البيان.

وقال كارو، الذي أجرى البحث كطالب دراسات عليا في جامعة كولورادو بولدر: "أول شيء تلاحظه عندما تدخل هناك هو أن الرائحة كريهة للغاية". "بالنسبة لعالم الأحياء المجهرية، هذا أمر مثير للغاية لأن الروائح المثيرة للاهتمام غالبًا ما تكون ميكروبية."

بالعودة إلى المختبر، غمر الباحثون العينات في ماء يحتوي على ذرات هيدروجين ثقيلة بشكل غير عادي، والمعروف أيضًا باسم الديوتيريوم. ثم قاموا بتحضين العينات في ثلاجات تم ضبطها على 25، 39، أو 54 درجة فهرنهايت (4، 4، و12 درجة مئوية تحت الصفر)، وقاموا بفحصها بانتظام بحثًا عن التغيرات في النشاط الميكروبي.

وقال كارو: "أردنا محاكاة ما يحدث في صيف ألاسكا، في ظل الظروف المناخية المستقبلية حيث تصل درجات الحرارة هذه إلى مناطق أعمق من التربة الصقيعية".

وبعد مرور شهر على التجربة، لم يلاحظ الفريق تغيرًا كبيرًا، حتى في العينتين الأكثر دفئًا. وقد استيقظت حفنة من الميكروبات من سباتها الطويل، ولكن تم استبدال 0.001% إلى 0.01% فقط من الخلايا يوميًا بخلايا جديدة ونشطة.

لكن في الأشهر التي تلت ذلك تغير كل شيء. وقد مكّن الديوتيريوم الموجود في العينات الباحثين من تتبع كمية الماء التي تستهلكها ميكروبات الماء لبناء الأغشية الدهنية حول خلاياها. وكشف هذا أن الكائنات الحية القديمة أنتجت بشكل تفضيلي أحماض دهنية تسمى الجليكوليبيدات، والتي يعتقد الباحثون أنها قد تكون لها دور في الحفظ بالتبريد.

وبعد ستة أشهر من التجربة، خضعت الميكروبات المحتضنة عند درجة حرارة 39 درجة فهرنهايت و54 درجة فهرنهايت لتغيرات "دراماتيكية" في بنية المجتمع ومستويات النشاط، وفقًا للدراسة. كانت العينات أقل تنوعًا من الطبقات النشطة من التربة الصقيعية، لكن الميكروبات كانت نشطة مثل نظيراتها الأكثر حداثة، حتى أنها أنتجت هياكل لزجة تسمى الأغشية الحيوية التي كانت مرئية بالعين المجردة.

وقال كارو "هذه ليست عينات ميتة بأي حال من الأحوال".

وللنتائج آثار على مناخ القطب الشمالي ومناخ الأرض على نطاق أوسع، لأن الميكروبات الموجودة في التربة الصقيعية تعيش على المواد العضوية، التي تحولها إلى ثاني أكسيد الكربون والميثان. درجات الحرارة العالمية هي ترتفع بشكل أسرع في القطب الشمالي من أي مكان آخر في العالم، ذوبان الجليد الدائم بمعدلات مثيرة للقلق ولمدة زمنية متزايدة. مثل الصيف في القطب الشمالي ينمو لفترة أطول ومع ارتفاع درجات الحرارة في الطبقات العميقة، يمكن لمستعمرات الميكروبات القديمة أن تستيقظ وتبدأ في انبعاث الكربون.

التربة الصقيعية في المناطق الشمالية لا تزال قائمة حاليًا حوالي ضعف ذلك الكربون باعتباره الغلاف الجوي للأرض، لذا فإن الإطلاقات واسعة النطاق يمكن أن تساهم بشكل كبير في تغير المناخ. وهذا من شأنه أن يسرع ذوبان الجليد الدائم، مما يؤدي إلى حلقة مفرغة من الاحترار، والمزيد من الذوبان والمزيد من الاحترار.

"إنها واحدة من أكبر الأشياء المجهولة في الاستجابات المناخية"، مؤلف مشارك في الدراسة رأس سيباستيانوقال أستاذ مشارك في العلوم الجيولوجية بجامعة كولورادو بولدر في البيان. "كيف سيؤثر ذوبان كل هذه الأرض المتجمدة، حيث نعلم أن هناك أطنانًا من الكربون المخزنة، على بيئة هذه المناطق ومعدل تغير المناخ؟"

لكن الباحثين لاحظوا أن الدراسة فحصت فقط الميكروبات القديمة من مكان واحد، وأن الميكروبات الموجودة في مناطق أخرى قد تتفاعل بشكل مختلف مع ظاهرة الاحتباس الحراري.

وقال كارو: "هناك الكثير من التربة الصقيعية في العالم، في ألاسكا وسيبيريا وغيرها من المناطق الباردة الشمالية". "لقد أخذنا عينة صغيرة فقط من ذلك."