كيف يغير غموض هذا البحر العميق فهمنا للحياة

ما مدى عمق الأرض الذي يمكننا وصوله لنجد الحياة؟ تقدم لنا عالمة الأحياء المجهرية البحرية كارين لويد ميكروبات تعيش في أعماق البحار: كائنات حية جد صغيرة تعيش على عمق متر في طين المحيط، وهي موجودة على الأرض منذ ما قبل الحيوانات. تعرف على المزيد عن هذه الميكروبات الغامضة، التي ترفض النمو في المختبر، والتي كما يبدو فعلاقتها بالوقت والطاقة مختلفة أساسا عن علاقتنا بهما.

أعمل كاختصاصية ميكروبيولوجيا المحيطات
في جامعة تينيسي،

وأريد أن أخبركم يا رفاق
عن بعض أنواع الميكروبات

الغريبة والرائعة جدًا،

والتي تتحدى افتراضاتنا
حول طبيعة الحياة على الأرض.

لذلك لدي سؤال:

رجاءً ارفع يدك إذا كنت تعتقد أنه من الرائع

الذهاب إلى قاع المحيط في غواصة؟

نعم.

معظمكم، لأن المحيطات رائعة جدًا.

حسنًا، الآن رجاءً ارفع يدك

إذا كان سبب رفع يدك للذهاب إلى قاع المحيط

هو أنه سيقربك قليلًا

من هذا الوحل المثير في الأعماق.

(ضحك)

لا أحد.

أنا الوحيدة في هذه القاعة.

حسنًا، أفكر في هذا طوال الوقت.

أقضي معظم ساعات يقظتي

أحاول معرفة أقصى عمق للغوص في الأرض

يمكن أن نجد فيه شيئًا،
أي شيء، على قيد الحياة،

لأننا ما زلنا لا نعرف الجواب
على هذا السؤال الأساسي للغاية

عن الحياة على الأرض.

لذلك في ثمانينيات القرن الماضي،
كان العالم البريطاني (جون باركس)

مهووسًا بالأمر ذاته،

وجاء بفكرة مجنونة.

كان يعتقد بوجود محيط حيوي ميكروبي
حي وشاسع وعميق

أسفل كل محيطات العالم،

ويمتد لمئات الأمتار في قاع البحر،

وهذا رائع،

لكن المشكلة الوحيدة أنه لم يصدقه أحد،

وسبب ذلك

هو أن رواسب المحيطات
قد تكون أكثر الأماكن مللًا على وجه الأرض.

(ضحك)

حيث لا وجود لضوء الشمس أو الأكسجين،

وربما الأسوأ من ذلك كله،

أنه لا توجد أطعمة طازجة
حرفيًا لملايين السنين.

لا يجب الحصول على دكتوراه في علم الأحياء

لمعرفه أن ذلك المكان سيئ
للبحث عن الحياة فيه.

(ضحك)

لكن في عام 2002 أقنع جون
عددًا كافيًا من الأشخاص

أنه كان بصدد شيء ما،
حتى أنه قام ببعثة استكشافية

على متن سفينة حفر، تدعى (جويدس ريزولوشن).

وأدار البعثة معه
(بو باركر يورجنسن) من الدنمارك.

وهكذا حصلوا في النهاية

على عينات نقية للسطح الخارجي من القاع

حيث لم يتلوث بعضها بالميكروبات السطحية.

تمتاز هذه السفينة بالقدرة على الحفر
لآلاف الأمتار في قاع المحيط،

ويظهر الطين في صورة نوى متسلسلة،
واحدة تلو الأخرى...

نوى طويلة جدًا تبدو كهذه.

هذا ما يفعله العلماء مثلي
الذين يذهبون على متن تلك السفن،

نعالج النوى على السفن
ثم نرسلها إلى الوطن

لمزيد من الدراسة في مختبراتنا.

لذلك عندما حصل جون وزملاؤه

على أولى العينات النقية والثمينة
من أعماق البحار،

وضعوها تحت المجهر،

ورأوا صورًا بدت إلى حد كبير مثل هذه،

والتي تم الحصول عليها
من رحله استكشافية حديثة

من قبل طالب الدكتوراه (جوي بونجيورنو).

يمكنكم رؤية الشيء الضبابي في الخلفية.

هذا طين، طين من عمق المحيط،

والنقاط الخضراء الساطعة
الملطخة بالصبغة الخضراء الفلورية

هي ميكروبات حية حقيقية.

الآن يجب أن أخبركم
شيئًا مأساويًا حقًا عن الميكروبات،

كلها تبدو متشابهة تحت المجهر،

أعني، بتقارب أولي.

يمكنكم أن تأخذوا الكائنات
الأكثر روعة في العالم،

مثل الميكروب الذي يتنفس اليورانيوم حرفيًا،

وآخر يصنع وقود الصواريخ،

وتمزجوها ببعض طين المحيط،

وتضعوها تحت المجهر،

فتظهر كنقاط صغيرة.

إنه شيءٌ مزعجٌ حقًا.

لذلك لا يمكننا استخدام مظهرها لنفرق بينها،

علينا أن نستخدم الحمض النووي،
كبصمة الأصبع،

لنفرق بينها.

وسوف أعلمكم يا رفاق كيف نفعل ذلك الآن.

لذلك اختلقت بعض المعطيات،
وسأظهر لكم معطيات زائفة.

هذا لتوضيح كيف ستبدو العينة

في حالة عدم وجود أي علاقة
بين بعض أنواع تلك الكائنات.

لذلك يمكنكم رؤية أن كل نوع

لديه قائمة من مجموعات من A وG وC وT،

الوحدات الفرعية الأربع للحمض النووي،

مختلطة بشكل عشوائي،
ولا شيء يشبه أي شيء آخر،

وهذه الأنواع لا علاقة لها ببعضها
البعض إطلاقًا.

لكن هذا هو شكل الحمض النووي الحقيقي،

من جين مشترك بين هذه الأنواع.

كل شيء يصطف بدقة تقريبًا.

وفرص الحصول على هذا العدد
من تلك الأعمدة الرأسية

حيث تملك جميع هذه الكائنات عنصر C أو T

بعشوائية، متناهية في الصغر.

وبذلك ندرك أن جميع هذه الكائنات
لابد أن يكون لها سلف مشترك.

إنهم جميعًا أقرباء.

الآن سأخبركم من هم.

أعلى اثنين هما نحن والشمبانزي،

وتعرفون بالفعل أنهم أقرباء،
لأنه، أعني، شيءٌ واضح.

(ضحك)

لكننا أيضًا لنا علاقة بأشياء لا نشبهها،

مثل أشجار الصنوبر والجيارديا،
وهو أحد أمراض المعدة والأمعاء

الذي يمكن التقاطه إذا لم تصفي المياه
أثناء نزهتك الطويلة.

نحن أيضًا أقرباء لبكتيريا
مثل (إي كولاي) و(كلوستريديوم ديفيسيل)،

وهو مرض رهيب وانتهازي
يقتل الكثير من الناس.

لكن هناك ميكروبات مفيدة أيضًا،
مثل (دلكوكويد اثينوجينز)،

الذي ينظف نفاياتنا الصناعية.

لذلك إذا أخذت سلاسل الحمض النووي هذه،

ثم استخدمت أوجه التشابه والاختلافات بينها

لصنع شجرة عائلية لنا جميعًا

لنتمكن من معرفة من هم قريبي الصلة،

فستبدو هكذا.

إذن يمكنكم أن تروا بوضوح، في لمحة،

أن أشياء مثلنا ومثل جيارديا
والأرانب وأشجار الصنوبر،

جميعنا كأشقاء،

والبكتيريا هي مثل أبناء عمومتنا القدامى.

لكننا أقرباء لكل شيء حي على الأرض.

كل يوم في وظيفتي،

أستطيع توفير أدلة علمية
ضد الوحدة الوجودية.

لذلك عندما حصلنا على أول سلاسل
للحمض النووي،

من السطح العميق، في الرحلة الأولى،

أردنا أن نعرف أين كانت.

لذلك أول شيء اكتشفناه أنها ليست أجنبية،

لأننا يمكن أن نطابق حمضها النووي
مع كل شيء آخر على الأرض.

لكن هل تلاحظون مكانها
على شجرة حياتنا؟

أول شيء ستلاحظونه أنه يوجد الكثير منها.

لم يكن مجرد نوع واحد صغير

تمكن من العيش في هذا المكان الرهيب.

إنها مكونة من عدة أشياء.

والشيء الثاني الذي أتمنى أن تلاحظوه،

أنها لا تشبه أي شيء رأيناه من قبل.

إنها مختلفة عن بعضها البعض

كما هي مختلفة عن أي شيء عرفناه من قبل

كما نحن مختلفون عن أشجار الصنوبر.

إذن كان (جون باركز) محقًا تمامًا.

لقد اكتشفنا، نحن وهو،
نظامًا بيئيًا ميكروبيًا على الأرض،

جديدًا تمامًا ومتنوعًا للغاية،

لم يعلم بوجوده أحد قبل الثمانينيات.

إذن نحن في طريقنا إلى النجاح،

كانت الخطوة التالية هي زرع
هذه الأنواع الغريبة في طبق بتري

حتى نجري تجارب حقيقية عليها

كما يفترض أن يفعل علماء الأحياء المجهرية.

بغض النظر عن ما أطعمناها،

رفضت أن تنمو.

حتى الآن، 15 سنة وعدة بعثات بعدها،

لم يقدر أي إنسان قط
على جعل هذه الميكروبات الغريبة

تنمو في طبق بتري.

والسبب ليس عدم المحاولة.

قد يبدو هذا مخيبًا للآمال،

لكنني في الواقع أجدها مدهشة،

لأنه يعني أن هناك عدة أشياء
مجهولة ومحيرة للعمل عليها.

أنا وزملائي توصلنا
إلى ما كنا نظن أنه فكرة رائعة حقًا.

كنا سنقرأ جيناتها مثل كتاب طبخ،

لنكتشف ما تريد تناوله ووضعه في أطباق بتري،

لتنمو وتكون سعيدة.

لكن عندما نظرنا إلى جيناتها،

اتضح أن ما أرادت أن تأكله
كان الطعام الذي كنا نطعمها إياه بالفعل.

كان ذلك مفاجئًا كليًا.

كان هناك شيء آخر تريده في أطباق بتري

لم نكن نقدمه لها.

لذلك من خلال جمع معطيات
من أماكن عديدة مختلفة

حول العالم،

حيث أن زملائي في جامعة جنوب كاليفورنيا،

(دوج لارو) و(جان أمند)

استطاعا حساب أن كل خلية ميكروبية

تحتاج فقط إلى زيبتوواط واحد من القوة،

وقبل أن تخرجوا هواتفكم، "زبتو"
هو 10 أس سالب 21،

لأنني أعرف أنني كنت لأبحث عن معناه.

البشر، من جهة أخرى،

يحتاجون حوالي 100 واط من الطاقة.

100 واط هو في الأساس إذا أخذت حبة أناناس

وأسقطتها من ارتفاع الخصر تقريبًا
إلى الأرض 881.632 مرة في اليوم.

إذا فعلت ذلك ثم ربطتها بمولد،

من شأنه أن يخلق طاقة كافية
لجعلي موجودة ليوم واحد.

وإذا وضعنا الزبتوواط في سياق مماثل،

فهو إذا أخذت حبة ملح

ثم تتخيل كرة متناهية الصغر

بحجم واحد من الألف من كتلة ذرة ملح واحدة

ثم تسقطها بمقدار نانومتر واحد،

وهو أصغر بمائة مرة
من طول موجة الضوء المرئي،

مرة في اليوم.

هذا كل ما يتطلبه الأمر
لجعل هذه الميكروبات تعيش.

وتعد هذه طاقة أقل مما كنا نظن
أنه سيكون كافيًا للحياة،

لكن بطريقة ما، مدهشة وجميلة،

هي كافية.

فإذا كانت الميكروبات تحت السطح العميق

لديها علاقة مختلفة جدًا عما نظن مع الطاقة،

فهذا يعني أنه يجب أن تكون لديها

علاقة مختلفة مع الوقت كذلك،

لأنه عندما تعيش على كميات طاقة صغيرة كهذه،

فالنمو السريع أمر مستحيل.

إذا أرادت هذه الأشياء
استعمار حناجرنا وجعلنا مرضى،

فستخرجها المكورات العقدية سريعة النمو عنوة

قبل حتى أن تبدأ في الانقسام الخلوي الأولي.

ولهذا السبب لا نجدها في حناجرنا قط.

ربما حقيقة أن الأعماق مملة جدًا

هو في الواقع لصالح هذه الميكروبات.

فهي لا تجرفها العواصف.

ولا تطمسها الأعشاب.

كل ما عليها فعله هو التواجد.

ربما ما نفتقده في أطباق بتري

ليس الطعام على الإطلاق.

ربما لم يكن مادة كيميائية.

ربما الشيء الذي تريده حقًا،

الغذاء الذي تريده، هو الوقت.

لكن الوقت هو الشيء الوحيد
الذي لن أستطيع منحهم إياه.

لذلك حتى لو زرعت خلايا
ومررتها إلى طلابي في الدكتوراه،

ومرروها إلى طلابهم في الدكتوراه، وهكذا،

سيكون علينا القيام بذلك لآلاف السنين

لمحاكاة الظروف الدقيقة للسطح العميق،

كل ذلك دون زراعة أي ملوثات.

هذا غير ممكن.

لكن ربما بطريقة ما بالفعل
نمت في أطباق بتري لدينا.

ربما نظرت إلى كل الطعام
الذي قدمناه لها وقالت:

"شكرًا، الآن سأسرع كثيرًا

لبناء خليه جديدة القرن المقبل."

أوه.

(ضحك)

إذن لماذا تتحرك البقية من الأحياء بسرعة؟

لماذا تموت الخلية بعد يوم

ويموت الإنسان بعد مائة عام فقط؟

تبدو هذه وكأنها حقًا حدود اعتباطية قصيرة

عندما تفكرون في الوقت الإجمالي في الكون.

لكن هذه ليست حدودًا اعتباطية.

يمليها شيءٌ واحدٌ بسيط،

وهذا الشيء هو الشمس.

عندما اكتشفت الحياة كيف تسخر طاقة الشمس

من خلال التمثيل الضوئي،

كان علينا الإسراع للدخول
في دورات الليل والنهار.

وهكذا، أعطتنا الشمس سببًا للإسراع

والوقود للقيام بذلك.

يمكنكم اعتبار معظم الحياة على الأرض
كنظام الدورة الدموية،

والشمس هي قلبنا النابض.

لكن السطح العميق يشبه نظام دورة دموية

منفصل تمامًا عن الشمس.

بدلًا من ذلك، فهي مدفوعة
بإيقاعات جيولوجية بطيئة وطويلة.

لا يوجد حاليًا أي حدود نظرية
لعمر خلية واحدة.

طالما هناك على الأقل
كمية طاقة صغيرة لاستغلالها،

نظريًا، يمكن أن تعيش خلية واحدة

مئات آلاف السنين أو أكثر،

ببساطة عن طريق استبدال
القطع المكسورة مع الوقت.

لجعل ميكروب يعيش هكذا وينمو في أطباق بترية

هو جعلها تتكيف مع حياتنا السريعة
المعتمدة على الشمس،

وربما لديها أشياء أخرى أهم للقيام بها.

(ضحك)

تخيلوا لو استطعنا معرفة
كيف تمكنت من القيام بذلك.

ماذا لو كانت تنطوي
على عناصر رائعة ومستقرة للغاية،

حيث يمكننا استخدامها
لزيادة العمر الافتراضي

في الأغراض الطبية الحيوية أو الصناعية؟

أو ربما إذا اكتشفنا الآلية التي تستخدمها

لتنمو بهذا البطء الشديد،

سيمكننا تقليدها في الخلايا السرطانية
وإبطاء الانقسام الخلوي.

لا أعلم.

أعني، بصراحة، هذه كلها تكهنات،

لكن الشيء الوحيد الذي أعرفه بالتأكيد

هو أن هناك مائة مليار مليار مليار

خلية ميكروبية حية

تحت كل محيطات العالم.

هذا أكثر 200 مرة من مجموع
الكتلة الحيوية للإنسان على هذا الكوكب.

وهذه الميكروبات لها علاقة
مختلفة اختلافًا جذريًا

عن علاقتنا مع الوقت والطاقة.

ما يبدو لها وكأنه يوم

يمكن أن يكون ألف سنة بالنسبة لنا.

فهي لا تهتم بالشمس،

ولا تهتم بالنمو السريع،

وربما لا تكترث البتة لأطباق بتري خاصتي...

(ضحك)

لكن إذا استطعنا مواصلة العثور
على طرق مبتكرة لدراستها،

ربما سنعرف في النهاية
ماهية الحياة، كل الحياة، على الأرض.

شكرًا لكم.

(تصفيق)