انها على قيد الحياة؟ اكتشاف مفاجئ يغير ما نعرفه عن الضباب

اكتشف العلماء أن قطرات الضباب يمكن أن تستضيف البكتيريا الحية التي تنمو وتساعد على إزالة الملوثات الضارة من الغلاف الجوي، مما يكشف عن الضباب كبيئة ميكروبية نشطة بشكل مدهش.

قد يحتوي كل نفس تأخذه على جزيئات مجهرية تطفو في الغلاف الجوي. لقد عرف العلماء منذ سنوات أن البكتيريا تنجرف عبر السحب والتيارات الهوائية، لكن الأبحاث الجديدة تشير إلى أن بعض هذه الميكروبات لا تعيش فقط في الضباب. وهم يزدهرون فيه.

الباحثون في جامعة ولاية أريزونا اكتشف أن قطرات الضباب يمكن أن تعمل كموائل عائمة صغيرة حيث تنمو البكتيريا وتتكاثر، وحتى تزيل الملوثات الضارة من الهواء. تتحدى النتائج، التي نُشرت في مجلة mBio، وجهة النظر السائدة منذ فترة طويلة حول الضباب باعتباره رطوبة سلبية كيميائيًا معلقة بالقرب من الأرض.

وبدلاً من ذلك، قد يعمل الضباب كنظام بيئي مؤقت مع حدوث عمليات بيولوجية نشطة داخل مليارات قطرات الماء المجهرية.

بالنسبة للباحث السحابي ثي ثونج ثونج كاو، بدأ الاكتشاف بسؤال بسيط ولكن غير عادي: هل يمكن للضباب أن يدعم الحياة بالفعل؟

أثناء حصولها على درجة الدكتوراه في جامعة ولاية أريزونا، تعاونت كاو مع علماء الأحياء الدقيقة والكيميائيين وعلماء الغلاف الجوي للتحقيق في ما يحدث داخل الضباب على المستوى المجهري. أخذها عملها إلى الحقول المغطاة بالضباب في ولاية بنسلفانيا قبل شروق الشمس، حيث جمعت عينات ثم فحصتها لاحقًا في المختبر.

ما وجدته فاجأ فريق البحث. بعض البكتيريا الموجودة داخل قطرات الضباب لم تكن ركابًا نائمين تحملهم الرياح. لقد كانوا ينمون بنشاط.

الضباب كعالم مائي مؤقت

يتشكل الضباب عندما يتكثف بخار الماء في قطرات سائلة صغيرة معلقة في الهواء البارد. كل قطرة مجهرية، ولكنها معًا تخلق بيئة فريدة من نوعها يمكن أن تشبه لفترة وجيزة النظام البيئي المائي المصغر.

اكتشف العلماء منذ فترة طويلة وجود البكتيريا في الغلاف الجوي، بما في ذلك السحب الممطرة وأعمدة الغبار التي تنتقل عبر القارات. يمكن لبعض الميكروبات أن تنجو من التعرض للأشعة فوق البنفسجية ودرجات الحرارة المتجمدة والجفاف الشديد أثناء انتقالها في الهواء. ما بقي غير واضح هو ما إذا كان بإمكانهم البقاء نشطين بيولوجيًا داخل الضباب نفسه.

يقول كاو، المؤلف الرئيسي للدراسة: “هناك معرفة محدودة للغاية حول أنواع البكتيريا الموجودة في الضباب، والتي تشبه السحب على مستوى الأرض”.

ركز الباحثون على سؤالين رئيسيين: ما هي البكتيريا الموجودة داخل الضباب، وما إذا كانت تلك الميكروبات تنمو بالفعل هناك.

يقول فيران جارسيا بيشيل، المؤلف المشارك للدراسة ومدير مركز التصميم الحيوي للميكروبيوميات الأساسية والتطبيقية في جامعة ولاية أريزونا: “إذا كانت تنمو، فإن القطيرات تصبح موطنًا لها. وهذا تغيير في العقلية”.

واكتشف الفريق أن البكتيريا تظهر في أقل من 1% من قطرات الضباب. ومع ذلك، نظرًا لأن الضباب يحتوي على عدد هائل من القطرات، فإن إجمالي عدد الميكروبات يصبح كبيرًا بشكل مدهش.

يقول جارسيا-بيشيل، وهو أيضًا أستاذ في كلية علوم الحياة بجامعة ولاية أريزونا: “عندما تجمع كل القطرات معًا، يكون تركيز البكتيريا هو نفسه الموجود في المحيط”.

ووفقا للباحثين، فإن كمية صغيرة من ماء الضباب يمكن أن تحتوي على حوالي 10 ملايين خلية بكتيرية.

البكتيريا الآكلة للتلوث مختبئة في الضباب

وقد لفتت مجموعة واحدة من الميكروبات انتباهًا خاصًا: وهي بكتيريا الميثيلوباكتريا.

ووجد العلماء أن هذه البكتيريا أصبحت أكثر وفرة خلال أحداث الضباب مقارنة بظروف الهواء الجاف. وهذا مهم لأن الميثيلوبكتيريا تستهلك مركبات الكربون البسيطة، بما في ذلك الفورمالديهايد، وهو ملوث سام يرتبط بتكوين الضباب الدخاني ومخاطر صحة الجهاز التنفسي.

يدخل الفورمالديهايد إلى الغلاف الجوي من انبعاثات المركبات والعمليات الصناعية ودخان حرائق الغابات وبعض المنتجات المنزلية. وفي البيئات الحضرية، يساهم في الكيمياء المعقدة التي تنتج تلوث الأوزون على مستوى الأرض.

وتشير الدراسة إلى أن قطرات الضباب قد تصبح مؤقتًا غرف تفاعل صغيرة حيث تساعد البكتيريا على إزالة بعض هذه الملوثات من الهواء.

يقول كاو: “لقد راقبناها تحت المجهر لنرى أن البكتيريا تكبر وتنقسم، لذلك هناك نمو”. “لقد وجدنا أيضًا أنهم يستخدمون الفورمالديهايد كغذاء لدعم نموهم.”

قامت البكتيريا بمعالجة الفورمالديهايد بكفاءة عالية لدرجة أن الباحثين اشتبهوا في البداية في وجود تفاعلات كيميائية إضافية. وبدلاً من ذلك، يبدو أن الميكروبات تعمل على تفكيك الملوثات كمصدر للغذاء وكآلية دفاعية. عند التركيزات العالية، يصبح الفورمالديهايد سامًا حتى للبكتيريا نفسها.

ومن خلال تحويل المادة الكيميائية إلى ثاني أكسيد الكربون، تقلل الميكروبات بشكل فعال من تراكم المواد الضارة داخل القطرات.

لماذا درس العلماء نوعًا خاصًا من الضباب؟

يعد تتبع البكتيريا المحمولة جواً أمرًا صعبًا لأن الرياح تغير الغلاف الجوي باستمرار. ولدراسة كيفية تغير التجمعات الميكروبية مع مرور الوقت، احتاج الباحثون إلى الضباب الذي يتشكل في ظروف جوية مستقرة.

وركزوا على الضباب الإشعاعي، الذي يتطور عندما تبرد الأرض طوال الليل ويبرد الهواء فوقها مباشرة. ثم يتكاثف بخار الماء متحولا إلى ضباب قريب من السطح، خاصة في الأودية الرطبة ذات الطقس الهادئ.

على عكس أنظمة العواصف سريعة الحركة، يمكن أن يظل الضباب الإشعاعي مستقرًا نسبيًا لساعات، مما يجعل من السهل مراقبة التغيرات الميكروبية قبل وأثناء وبعد التكوين.

يسلط هذا العمل الضوء على مدى قلة ما يعرفه العلماء عن الجانب البيولوجي للغلاف الجوي. تركز معظم نماذج الغلاف الجوي بشكل كبير على الكيمياء والفيزياء، في حين يتم التعامل مع الكائنات الحية الدقيقة غالبًا على أنها جسيمات سلبية.

لكن ربما تقوم الميكروبات بما هو أكثر بكثير مما أدركه العلماء.

الميكروبات الصغيرة يمكن أن تؤثر على جودة الهواء والمناخ

ويمكن أن تؤثر النتائج على العديد من مجالات البحث، بما في ذلك دراسات التلوث، وعلوم المناخ، وحتى جمع مياه الشرب.

في بعض المناطق الجافة حول العالم، تقوم أنظمة شبكية متخصصة بجمع مياه الضباب كمصدر للمياه العذبة. غالبًا ما يُنظر إلى الضباب على أنه نظيف بشكل طبيعي، لكن الدراسة تشير إلى أن قطرات الضباب يمكن أن تحمل مجتمعات ميكروبية نشطة ومن المحتمل أن تتم معالجتها قبل الاستهلاك.

ويثير البحث أيضًا أسئلة أوسع حول الغلاف الجوي نفسه. إذا ظلت البكتيريا نشطة داخل الضباب والسحب، فقد تؤثر على التفاعلات الكيميائية التي تشكل جودة الهواء وربما حتى أنماط الطقس.

يقول كاو: “قد يكون من المهم الأخذ في الاعتبار أنه إلى جانب تحفيز التفاعلات الكيميائية، تنمو البكتيريا أيضًا داخل هذه القطرات. ويمكن أن تغير القصة بدلاً من مجرد محفز، بل لديها نشاط آخر هناك. ويمكن أن تغير الطريقة التي نصمم بها كل شيء حتى الآن”.

لقد بدأ العلماء للتو في دراسة هذه النظم البيئية الجوية.

يقول بيير هيركيس، المؤلف المشارك للدراسة والأستاذ في كلية العلوم الجزيئية: “من الجديد نسبيًا أن يبدأ الناس في النظر إلى الأنشطة البيولوجية في السحب، لذلك لا يزال هناك الكثير مما لا نفهمه”.

“في الليل، على سبيل المثال، لا يحدث الكثير من كيمياء الغلاف الجوي. الكيمياء مدفوعة إلى حد كبير بالشمس والضوء. ولكن إذا كانت البكتيريا لا تزال تقوم بعملها حتى أثناء الليل، فقد تكون مهمة.”

العديد من الألغاز لا تزال دون إجابة. لا يزال الباحثون لا يعرفون كيف تختلف المجتمعات الميكروبية بين الضباب الساحلي، والضباب الجبلي، والضباب الدخاني الحضري، والأنظمة السحابية العالية في الغلاف الجوي. يريد العلماء أيضًا أن يفهموا ما إذا كانت هذه الميكروبات المحمولة جواً تؤثر على هطول الأمطار، أو دورات التلوث، أو صحة الإنسان بطرق لم يلاحظها أحد.

يقول جارسيا-بيشيل: “السماء هي الحد، ولا أقصد التورية”.

المرجع: “نمو وتدهور الفورمالديهايد في ميثيلوباكتريوم المتغاير ضوئيًا داخل الضباب الإشعاعي” بقلم ثي ثونج ثونج كاو، وبيير هيركيس، وديريك ستروب، وسومياديف ساركار، وفيران جارسيا-بيشيل، 11 مايو 2026، mBio.
DOI: 10.1128/race.00463-26

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.