«كاوست» .. تصدر أكبر فهرس للحمض النووي للمحيطات

أجرى علماء من جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية (كاوست) بالشراكة مع علماء من إسبانيا اليوم، دراسة علمية لتطوير أكبر قاعدة بيانات شمولاً في العالم لفهم توزيع الميكروبات ووظيفتها في المحيطات. واستخدم العلماء منصة التحليل الميتاجينومي (KMAP) التي طورتها كاوست عام 2021، لتحليل كميات هائلة من بيانات التسلسل الجينومي لإصدار قائمة عالمية تعد أكبر فهرس مفتوح المصدر للميكروبات البحرية في العالم يُدرج فئة الميكروبات ووظيفة الجينات والموقع الجغرافي ونوع الموائل، بما في ذلك 317 مليون مجموعة جينية فريدة. وتُمثل ميكروبات المحيط أقدم أشكال الحياة على الأرض، وقد طورت قدرتها على التفاعلات الأيضية للمركبات التي تؤثر في دورات العناصر مثل النيتروجين والكبريت والكربون، التي تتحكم في إنتاجية المحيطات، وتؤثر في استقرار المناخ، ولأن بدايتها كانت في قاع البحر، الأمر الذي جعل دراستها مفيدة جدًا ليس فقط في مجال دراسة تطور الحياة، ولكن أيضًا للتقنية الحيوية. على سبيل المثال، اُسْتُخْدِمَت الإنزيمات المستمدة من البكتيريا التي تعيش حول الفوهات الحرارية المائية لدعم اختبار تفاعل إنزيم البوليميراز المتسلسل، وهو نفس الاختبار المستخدم للكشف عن فيروس كورونا (كوفيد-19). ومن ناحية أخرى، فإن استخدام الموارد الجينية البحرية في العمليات الصناعية يدر ما يقدر بنحو 6 مليارات دولار سنويًا، وهو رقم يتضاعف كل ستة أعوام مع اكتشاف المزيد من الجينات في ميكروبات المحيط. وقال قائد المشروع الدكتور كارلوس دوارتي :"يمكن للعلماء الوصول إلى الفهرس عن بعد لدراسة كيفية عمل النظم البيئية المختلفة للمحيطات، وتتبع تأثير التلوث والاحتباس الحراري، ودراسة تطبيقات التقنية الحيوية مثل المضادات الحيوية الجديدة أو طرق جديدة لتكسير المواد البلاستيكية، ومن المرجح أن يلعب تسارع الذكاء الاصطناعي الذي نشهده حاليًا دورًا رئيسًا في تحديد الجينات ذات الأهمية للتقنية الحيوية الموجودة في الفهرس الضخم الذي نصدره". ويكشف الفهرس عن اختلافات كبيرة في النشاط الميكروبي في المحيطات المفتوحة وقاع المحيطات، فضلاً عن اكتشاف عدد مذهل من الفطريات التي تسهم في التنوع الجيني للمحيطات متوسطة العمق (أعماق 200 متر إلى 1000 متر). كما يوفر ثروة غير عادية من المعلومات عن الميكروبات التي تعيش في قاع المحيطات، مقارنة بالميكروبات السطحية التي تعيش في المحيطات المفتوحة، وكلا النوعين من الميكروبات مدرجَين بشكل شامل في الفهرس. يُذكر أن تحسن القدرة على جمع وتحليل مثل هذه الثروة الجديدة من بيانات المحيطات كان سببه التطورات الرئيسة في تقنيتي تسلسل الحمض النووي والقوة الحاسوبية اللتين مكنتا العلماء من عمل تسلسل لـ 2102 عينة من المحيط مأخوذة من أعماق البحار ومواقع مختلفة حول العالم، وباستخدام شاهين 2، الحاسوب العملاق السابق لكاوست، تمكنوا من تحليل التسلسلات الجينومية لهذه العينات وتحديد أكثر من 317 مليون مجموعة جينية. وتعزز هذه الدراسة، التي نُشرت في المجلة العلمية (Frontiers in Science)، مكانة كاوست كمؤسسة رائدة في مجال علوم البحار وعلم الأحياء البحرية.