سلامت مرجان‌ها و صخره های مرجانی با میکروب های لزج
به گزارش دانشجو اینترنشنال باکتری‌ها نیتروژن را از بین می‌برند و به طور بالقوه در برابر برخی از اضافات مواد مغذی دفاع می‌کنند.
مرجان‌ها برای زندگی و حتی رشد در آب‌هایی که مواد مغذی بسیار کمی دارند بیش از هزار سال تکامل یافته‌اند. در صخره‌های سالم، آب اغلب به طور خارق‌العاده‌ای شفاف است، زیرا مرجان‌ها راهی برای استفاده بهینه از منابع کمی در اطراف خود پیدا کرده‌اند. هرگونه تغییر در این شرایط می‌تواند سلامت مرجان را مختل کند.
اثرات کووید 19 بر روی وضعیت قلب / نتایج آزمایشات چه می گویند؟
اکنون، محققان MIT و مؤسسه اقیانوس‌شناسی Woods Hole (WHOI) ، با همکاری اقیانوس‌شناسان و زیست شناسان دریایی در کوبا، میکروب‌هایی را شناسایی کرده‌اند که در بیوفیلم‌های لزج برخی از گونه‌های مرجان زندگی می‌کنند و می‌توانند از مرجان در برابر عدم تعادل برخی مواد مغذی محافظت کنند. تیم تحقیق دریافت که این میکروب‌ها می‌توانند از اطراف یک مرجان نیتروژن بگیرند و اصطلاحاً “آن را پاک کنند”.
وضعیت مرجان در غلطت کم
در غلظت‌های کم، نیتروژن می‌تواند یک ماده مغذی ضروری برای مرجان‌ها باشد و انرژی لازم برای رشد آنها را فراهم کند.
بااین‌حال، به‌عنوان‌مثال، مقادیر بیش از حد نیتروژن حاصل از شسته شدن کودهای غنی ازت به اقیانوس، می‌تواند باعث شکوفائی حصیرهای جلبکی شود. جلبک‌ها می‌توانند صخره‌های پرتنش و سفید شده را ترک کنند و مرجان‌ها را برای منابع باقی بگذارند. میکروب‌های تازه شناسایی شده می‌توانند با جذب بیش از حد نیتروژن از رقابت جلبک‌ها جلوگیری کنند، بنابراین به‌عنوان نگهبان مرجان‌هایی که در آن زندگی می‌کنند، عمل می‌کنند.
درحالی‌که مرجان‌ها در سراسر جهان گسترده و سفید شدند و در حالی گرم‌شدن کره زمین را تجربه می‌کنند، به نظر می‌رسد برخی از گونه‌ها راهی برای محافظت از خود در برابر عوامل استرس‌زای مرتبط با نیتروژن پیدا می‌کنند.
اندرو بابین می‌گوید: “یکی از جنبه‌های یافتن این موجودات مرتبط با مرجان‌ها این است که مرجان‌ها روشی طبیعی برای مبارزه با اثرات انسانی، حداقل از نظر در دسترس بودن نیتروژن هستند و این نکته بسیار خوبی است.”
“این می‌تواند یک روش کاملاً طبیعی باشد که صخره‌ها می‌توانند حداقل تا حدی از خود محافظت کنند.”
بابین و همکارانش، از جمله دانشجویان تحصیلات تکمیلی MIT ، دیانا دومیت، تایلر تاماسی، لورا وبر و سارا شوارتز، یافته‌های خود را در مجله ISME گزارش دادند.
آنالوگ‌های منطقه مرده
گروه بابین چگونگی تبدیل نیتروژن از جوامع دریایی در اقیانوس را که یکی از عناصر اصلی برای زندگی است، بررسی می‌کند. نیتروژن موجود در اقیانوس می‌تواند انواع مختلفی مانند آمونیاک و نیترات داشته باشد. بابین علاقه خاصی به مطالعه چگونگی ساخت یا مدیریت چرخه نیتروژن در محیط‌های بی اکسیژن، مناطق کم اکسیژن اقیانوس، همچنین به‌عنوان “مناطق مرده” که در آن ماهی به ندرت یافت می‌شود و زندگی میکروبی می‌تواند رشد کند، داشت.
بابین می گوید: “مکان‌هایی که اکسیژن کافی برای ماهی ندارند، مکان‌هایی هستند که باکتری‌ها کارهای مختلفی را شروع می‌کنند که برای ما هیجان‌انگیز است.” به‌عنوان‌مثال، آنها می‌توانند مصرف نیترات را شروع کنند و این در میزان کارایی یک قسمت خاص از آب تأثیر دارد. ”
مناطق مرده تنها مناطق بی اکسیژن در اقیانوس نیستند که در آن باکتری‌ها می‌توانند از نیتروژن میل کنند. محیط‌های دارای اکسیژن کم را می‌توان در مقیاس‌های کوچک‌تر مانند بیوفیلم‌ها، لجن غنی از میکروب که سطوح دریا را از غرق کشتی‌ها تا صخره‌های مرجانی می‌پوشاند، یافت.
بابین می‌گوید: “ما بیوفلم‌هایی در درون خود داریم که اجازه می‌دهد فرایندهای مختلف بی‌هوازی رخ دهد. این امر در مورد مرجان‌هایی که می‌توانند یک تن مخاط ایجاد کنند مانند این مانع عقب انداز اکسیژن درست است.”
اگرچه مرجان‌ها نزدیک سطح و نزدیک اکسیژن هستند، اما بابین در فکر این بود که آیا لجن مرجان از “منبع اکسیژن” یا مناطق کم اکسیژن پشتیبانی می‌کند که در آن باکتری‌های مصرف‌کننده نیترات رشد می‌کنند.
وی این ایده را به میبیولوژیست دریایی WHOI ایمی اپریل ارائه داد و در سال 2017 محققان با یک تیم علمی راهی کوبا شدند. در اینجا اپریل مطالعه‌ای راجع‌به مرجان‌ها در پارک ملی محافظت شده، ژاردینس د لا رینا یا باغ‌ها برنامه‌ریزی کرد.
بابین می‌گوید: “این منطقه حفاظت شده یکی از آخرین پناهگاه‌های مرجان‌های سالم کارائیب است.” “امید ما این بود که یکی از این مناطق کمتر را تحت تأثیر قرار دهیم تا مبنایی برای پویایی چرخه نیتروژن با خود مرجان‌ها به دست آوریم که به ما امکان می‌دهد بفهمیم یک اضطراب انسانی برای این سیستم چه می‌کند.”
زدودن اسکرابرها
دانشمندان هنگام کاوش در صخره‌ها، نمونه‌های کوچکی از گونه‌های مرجانی را که در منطقه به‌وفور یافت می‌شود، برداشتند. در کشتی، آنها هر نمونه مرجان را در آب دریا خود با ردیاب نیتروژن، نسخه کمی سنگین‌تری از مولکول‌های موجود در آب دریا، انکوبه کردند.
آنها نمونه‌ها را به کمبریج بردند و آنها را با استفاده از طیف‌سنج جرمی تجزیه‌وتحلیل کردند تا نحوه تعادل مولکول‌های نیتروژن با گذشت زمان اندازه‌گیری شود. بسته به نوع مولکول مصرف شده یا تولید شده در نمونه، محققان می‌توانند میزان کاهش نیتروژن و اساساً نیتریک شدن یا افزایش آن توسط سایر فرایندهای متابولیکی را تخمین بزنند.
آنها مشاهده کردند که میزان نیترات‌زدایی تقریباً در هر نمونه مرجانی بیشتر از بسیاری از فرایندهای دیگر بود. چیزی روی مرجان احتمالاً داشت مولکول را می‌گرفت. محققان سطح هر مرجان را تمیز کردند و نمونه‌های لجنی را در ظروف پتری که آنها را برای باکتری‌های خاص شناخته شده برای متابولیسم نیتروژن بررسی کردند، پرورش دادند.
نتیجه گیری تجزیه و تحلیل
این تجزیه‌وتحلیل تعداد زیادی از باکتری‌های پاک‌کننده ازت که در بیشتر نمونه‌های مرجانی زندگی می‌کنند را نشان داد. بابین می‌گوید: “نتایج ما به این معنی است که این موجودات زنده با مرجان‌ها می‌توانند محیط محلی را پاک‌سازی کنند.”
اینکه آیا میکروب‌های پاک‌کننده ازت مستقیماً به سلامت مرجان کمک می‌کنند هنوز مشخص نیست. نتایج این تیم اولین شاهد چنین پیوندی است. بابین قصد دارد سایر مناطق اقیانوس مانند مناطق گرمسیری اقیانوس آرام را مورد بررسی قرار دهد تا ببیند میکروب‌های مشابه در مرجان‌های دیگر نیز وجود دارد و تا چه حد باکتری‌ها به محافظت از میزبان خود کمک می‌کنند.
طبق حدس او، آنها نقشی مشابه میکروب‌ها در سیستم خودمان دارند. بابین می‌گوید: “هرچه بیشتر به میکروبیوم انسان نگاه کنیم، بیشتر درک خواهیم کرد که ارگانیسم‌هایی که با ما زندگی می‌کنند بر سلامتی ما تأثیر می‌گذارند.” “همین امر در مورد صخره‌های مرجانی صدق می‌کند. این میکروبی‌ام مرجانی است که سلامت سیستم مرجانی را تعریف می‌کند و آنچه که ما در تلاش هستیم انجام دهیم کشف متابولیسم‌های بخشی از این شبکه میکروبی در سیستم مرجانی است. ” این تحقیق تا حدی توسط MIT Sea Grant ، بنیاد Simons ، MIT Montrym ، Ferry و صندوق‌های mTerra و بروس هفلینگر ’69 ، SM ’71 ، PhD ’80 پشتیبانی شد.
منبع: ترجمه شده از سایت MIT
