در تابستان سال 2024 یکی از کارشناسان شرکت Nanosurf که برای برگزاری یک دوره آموزشی میکروسکوپ های نیروی اتمی AFM برای دانشجویان PhD به کشور نروژ سفر کرده بود، در هنگام استراحت کمی از شن و ماسه ساحلی را برای تصویر برداری AFM جمع آوری و پنج نمونه را از میان آنها انتخاب کرد. هدف او این بود که با این کار تشخیص دهد آیا بخشی از ماسه ساحلی بازمانده صدف های دریایی هستند یا تمام آنها از فرسایش سنگ ها حاصل شده اند. این بررسی ساده در نهایت به کشف ساده اما جالبی منجر شد که می تواند انگیزه ای برای مطالعات بیشتر روی موضوع تاثیر باکتری ها بر آزاد شدن CO2 و زیست شناسی دریایی باشد.

در این مطالعه، تصویر برداری اولیه به روش AFM نشان داد از میان 5 نمونه از ماسه ساحل دریا، دو نمونه صدف دریایی هستند. این کار با تشخیص آراگونیت که بخش اصلی تشکیل دهنده ساختار صدف های دریایی هستند در تصویر AFM به خوبی انجام گرفت اما علاوه بر شناسایی ساختار آراگونیت، چیزی جالب توجه در یکی از دو نمونه صدف دریایی یافت شد.

تهیه تصاویر با بزرگ نمایی بیشتر توسط AFM وجود نقاط تیره رنگی مشکوکی را در بدنه صدف ها مشخص کرد و بررسی های بیشتر نشان داد که این نقاط تیره رنگ در واقع حفره هایی با قطر حدود 200 نانومترهستند که در جای جای نمونه دیده می شوند. این یافته جدیدی است که در هیچ‌یک از تصاویر قبلی بر روی صدف‌ها مشاهده نشده بود.

اما این حفره‌ها چه هستند؟

به نظر می‌رسد این حفره‌ها احتمالاً به دلیل هضم مواد تشکیل دهنده قرص های آراگونیت ( aragonite tablests ) توسط سیانوباکتر‌ها در یک فرایند پیچیده ایجاد شده اند که در آن نور، یون‌های کلسیم و دی‌اکسید کربن درگیر می باشند. (به مراجع ۱ تا ۴ مراجعه کنید).

با این حال، مشخص نیست که آیا قرص های آراگونیت در اطراف باکتری‌ها رشد می‌کنند و وقتی باکتری می‌میرد، یک غار باقی می‌گذارد، یا اینکه باکتری‌ها به قرص های آراگونیت نفوذ کرده و حفره‌ها را در حین عمیق‌تر شدن در آنها ایجاد می‌کنند. تا جایی که می دانیم این‌ تصاویر، اولین نسخه از تصاویر AFM گرفته شده از چنین حفره‌هایی هستند. شاید در آینده با تصویربرداری در مایع بتوانیم باکتری‌ها را در اطراف حفره‌ها مشاهده نماییم.

به نظر می رسد یک تصویر برداری ساده AFM که از روی کنجکاوی و در اوقات فراغت انجام گردیده است می تواند به موضوع جالبی برای تحقیق در مورد باکتری هایی تبدیل شود که گاز CO2 را از رسوبات کلسیت ازاد می کنند. حال سوال این است : آیا این باکتری ها می توانند در نهایت تمام CO2 جذب شده در کلسیت را آزاد کنند؟ و اگر اینطور باشد نقش آنها در گرمایش جهانی چقدر است؟ و دست آخر اینکه، آیا تاثیر آنها بر روی موجودات در حالت زنده و کیفیت حیات میزبان قابل توجه است یا خیر؟

References:

Wu G, Huang A, Wen Y, Wang H, Wang J, Luo F, Wu M. Euendolithic Cyanobacteria and [1] Proteobacteria Together Contribute to Trigger Bioerosion in Aquatic Environments. Front Microbiol. 2022 Jul 6;13:938359. https://doi.org/10.3389%2Ffmicb.2022.938359

Lawfield, A. M. W., Gingras, M. K., & Pemberton, S. G. (2014). Microboring in a Freshwater Fluvial [2] Unionid Bivalve Substrate. Ichnos, 21(3), 193–204. https://doi.org/10.1080/10420940.2014.934190

Tietze, Eleonor and Karina Soledad Esquius. “First record of cyanobacteria microboring activity in [3] Pampean shallow lakes of Argentina.” REVISTA BRASILEIRA DE PALEONTOLOGIA (2018): n. pag. https://doi.org/10.4072/RBP.2018.2.08

Ćurin, M., Peharda, M., Calcinai, B., & Golubić, S. (2013). Incidence of damaging endolith [4] infestation of the edible mytilid bivalve Modiolus barbatus. Marine Biology Research, 10(2), 179– 189. https://doi.org/10.1080/17451000.2013.814793