يبدو أن التغيرات الموسمية في بحيرة ميندوتا في ولاية ويسكونسن بالولايات المتحدة تؤدي إلى تغيرات تطورية سريعة في الأنواع البكتيرية، كما كشفت دراسة جينية طويلة الأمد، وتتكيف البكتيريا داخل البحيرة مع الظروف البيئية المتغيرة، حيث تخضع الأنواع لتحولات جينية كبيرة بمرور الوقت.

وعلى الرغم من هذه التغييرات، تعود العديد من البكتيريا إلى حالات جينية متطابقة تقريبًا كل عام، ما يخلق نمطًا دوريًا للتطور، و تسلط النتائج الضوء على كيفية استجابة الحياة الميكروبية للضغوط الموسمية، وتقدم رؤى حول العمليات البيئية والتطورية الأوسع.

تطور البكتيريا الذي تم رصده على مدى عقود من الزمن

وبحسب دراسة نشرت في دورية "نيتشر ميكروبيولوجي"، فإن مجموعات البكتيريا في بحيرة ميندوتا تتكيف مع التحولات البيئية الناجمة عن التغيرات الموسمية للبحيرة. وفحص الباحثون مادة وراثية من أرشيف فريد من نوعه يضم 471 عينة مياه تم جمعها على مدى 20 عاما.

في كل عام، تستجيب البكتيريا لظروف مختلفة، مثل ازدهار الطحالب في الصيف والغطاء الجليدي في الشتاء. وتتنافس السلالات داخل الأنواع على أساس قدرتها على التكيف مع ظروف معينة، مما يؤدي إلى دورة متكررة من التغير الجيني.

تأثير الأحداث الجوية المتطرفة

وقد وفرت الظروف الجوية غير العادية في عام 2012 رؤى إضافية حول تطور البكتيريا ، فخلال ذلك العام، أدى ذوبان الجليد المبكر، وارتفاع درجات الحرارة، وانخفاض مستويات الطحالب إلى تغييرات جينية كبيرة في المجتمعات البكتيرية ، وكشفت الأبحاث عن تحول ملحوظ في الجينات المرتبطة باستقلاب النيتروجين بين العديد من الأنواع، مما يشير إلى تكيفات جينية طويلة الأجل مع هذه الظروف غير النمطية.

التداعيات على تغير المناخ

وصرح روبن روهور، الباحث بجامعة تكساس في أوستن،  أن تغير المناخ قد يؤدي إلى تكثيف مثل هذه الاستجابات التطورية، حيث أصبحت الأحداث الجوية المتطرفة أكثر تواترا، وتسلط هذه النتائج الضوء على قدرة النظم البيئية الميكروبية على التكيف مع التغيرات البيئية التدريجية والمفاجئة.

التقنيات المتقدمة تفتح الباب لاكتشافات جديدة

وأعادت الدراسة، التي قادها روهور وبدعم من الموارد الحاسوبية في مركز تكساس للحوسبة المتقدمة، بناء الجينومات البكتيرية من عينات الحمض النووي المجزأة.

ومع تحليل أكثر من 30 ألف جينوم، يمثل هذا البحث أحد أكثر التحقيقات شمولاً في تطور الميكروبات في بيئة طبيعية، مما يوفر بيانات قيمة للدراسات المستقبلية.