يسقط ما يُعرف بـ"الثلج البحري" باستمرار في أعماق المحيطات، حاملاً كميات هائلة من الكربون من المياه السطحية نحو قاع البحر. يقدر الباحثون أن هذه الجسيمات تزيل أكثر من 10 غيغاطن من الكربون سنوياً، لكن نحو غيغاطنين فقط تصل إلى أعماق تخزن فيها لقرون أو آلاف السنين. لغز اختفاء معظم الكربون في الطريق حير العلماء طويلاً، حتى كشفت دراسة جديدة أن لزوجة الثلج البحري تلعب دوراً حاسماً في تحديد مصير هذا الكربون.
كيف تؤثر اللزوجة على نقل الكربون
نشر باحثون من معهد سكريبس لعلوم المحيطات بجامعة كاليفورنيا سان دييغو وجامعة لينكولن نتائجهم في مجلة "ساينس"، موضحين أن الجسيمات الأكثر لزوجة تنقل كربوناً يزيد عن ستة أضعاف ما تنقله الجسيمات الأقل لزوجة. البكتيريا التي تتغذى على الثلج البحري أثناء هبوطه تكسر المادة وتؤثر على كمية الكربون التي تصل للقاع. الدراسة تقدم أول نظرة مفصلة عن كيفية تفاعل البكتيريا الحية مع البنية الفيزيائية للثلج البحري والمخاط بشكل عام.
تقنية تصوير جديدة تكشف التفاصيل الدقيقة
استغرق المشروع أربع سنوات، حيث طور الفريق تقنية تجمع بين المجهر konfocal ثلاثي الأبعاد وجزيئات فلورية مصممة خصيصاً. مكّنت هذه التقنية العلماء لأول مرة من فحص "التضاريس الفيزيائية" لجسيمات الثلج البحري الفردية ومراقبة حركة البكتيريا داخلها. كشفت الصور بيئة مجهرية معقدة، حيث تفضل البكتيريا استعمار المناطق الأقل لزوجة قرب السطح، بينما يصعب عليها اختراق المناطق الأكثر كثافة ولزوجة في العمق.
الآثار تتجاوز المحيطات
على الرغم من تركيز البحث على الثلج البحري، فإن آثاره تمتد إلى بيئات كثيرة تتفاعل فيها البكتيريا مع المخاط، مثل الشعاب المرجانية، غابات عشب البحر، أنظمة جذور النباتات، والأجهزة الهضمية للبشر والحيوانات. فهم هذه السمات الفيزيائية قد يساعد في دراسة العمليات البيولوجية من صحة الجهاز الهضمي البشري إلى استعادة الشعاب المرجانية المتضررة. المخاط، كما وصفه الباحث برايس إينمان، "يملك قدراً مفاجئاً من البنية" لم يكن معروفاً بمقاييس أصغر من البكتيريا.
تمويل البحث
حظي البحث بتمويل إضافي من مؤسسة سيمونز ومجلس البحوث في العلوم الفيزيائية والهندسية.