أعلنت جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية (كاوست) عن قيام فريق بحثي هذه الأيام ببرنامج يعد بمثابة الأكبر في العالم لرصد حركة أسماك القرش بالبطاقات، حيث تم العثور على «بؤر ساخنة » لأسماك القرش بالقرب من الليث والقنفذة.
ومن جانب آخر، قام الدكتور فراس لافي وهو عالم في مختبر البحر الأحمر لبيولوجيا الأنظمة المتكاملة، بإجراء الأبحاث حول التجمعات الميكروبية غير العادية في إسفنج البحر الأحمر.
وأكدت الجامعة أن هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها عمل بحث عن هذه الكائنات البحرية غير العادية الموجودة في سواحل المملكة، وقد أظهرت النتائج الأولية أن الإسفنج يحظى باهتمام كبير، في الأوساط العلمية.
وحول موضوع أبحاث القرش، أوضحت الجامعة أن النتائج الأولية لأسماك القرش التي تم رصدها في الدراسات السابقة تشير إلى أن مجتمع أسماك القرش في البحر الأحمر يتحرك بصورة محدودة مثيرة للدهشة، وبينت في موقعها الإلكتروني أن دراسات تجرى لاستكشاف العوالق من الكائنات المرتبطة بأنماط حركة أسماك القرش، كما تجرى في الوقت الحاضر، أبحاث حول الاتصال مع اليرقات البحرية وحركة الكائنات البالغة.
ويشمل هذا العمل دراسات بيئة حركة الأسماك التي تعيش بعيدا عن قاع البحر وبالقرب من الساحل مثل سمك القرش الحوت وسمك التونا ذات الأسنان باستخدام بطاقات تعريف صوتية لدراسة حركتها داخل الشعب المرجانية وبينها.
ويتم غرس البطاقات جراحيا داخل الأسماك وخارجيا لسمك القرش وتقوم أجهزة استقبال تنتشر بالقرب من ثول والليث برصد ومتابعة بيانات الحركة.
وبالإضافة إلى حركة الأسماك، يلزم إخضاع تأثير الإنسان على الشعب المرجانية وعلى مجموعات الأسماك للمزيد من الدراسة. وكغيره من المحيطات، يواجه البحر الأحمر مشكلة الصيد المفرط، وهي المشكلة التي أدركتها الحكومة السعودية.
ومن أجل إدارة محاضن الأسماك، وبحسب الخبراء والباحثين في البرنامج، يجب أولا فهم الجوانب البيولوجية للمسألة. ومن هذا المنطلق، فإن جهود جامعة الملك عبد الله المتعلقة بالأسماك وشبكة الأطعمة البحرية الأوسع نطاقا تنطوي على أعمال مسح عبر المياه السعودية وفي النهاية في البحر الأحمر بأكمله.
ويشكل تحليل إحصاءات الكمية التي يتم اصطيادها من الأسماك جزءا من جهود معهد وودزهول لعلوم البحار وجامعة الملك عبد الله، والتي ستتم توسعتها للارتباط مباشرة مع جهود وزارة الزراعة والمياه ووكالة الثروة السمكية.
كما أن إقامة مراس مجهزة بمعدات صدى صوتية ستؤمن الملاحظة المستمرة للعوالق الحيوانية والأسماك في المواقع المختارة، وفضلا عن ذلك ستتم دراسة شبكة الغذاء على الشعب المرجانية بالقرب من الليث ولكنها ستشمل أيضا أخذ عينات من مجموعة شجر المانغروف والأعشاب البحرية على امتداد الساحل مثل خور الخرار (شمال ثول).
وتسهم دراسة تواصل مجموعات الأسماك في المزيد من الإثراء لهذا الموضوع. وقد تم تصميم هذه التشكيلة من الدراسات مبدئيا بهدف تقييم جينات السمك. وتستخدم الجينات الكلاسيكية للمجموعات من أجل الحصول على فكرة عامة عن تبادل اليرقات بين المجموعات، وإذا كانت الظروف مواتية، فسيتم التوسع في هذه الدراسات لتشمل الرصد الفعلي لليرقات الفردية بين الشعب المرجانية باستخدام تحليل الأبوة بالأقمار الاصطناعية الدقيقة. يضاف إلى ذلك أن توثيق المعدلات البيئية والديموغرافية ذات العلاقة بتبادل اليرقات بين الشعب المرجانية يعد إلى حد كبير أقوى المعلومات المتوفرة للاستدلال على تصميم المناطق البحرية المحمية.
وطبقا للتقرير العالمي عن حالة الشعب المرجانية لعام 2008، فإن منظومة الشعب المرجانية في البحر الأحمر تعد من ضمن الأفضل صحة في العالم، لكن، للأسف، لا يعني ذلك أنها محصنة ضد التهديدات من التجمعات السكانية الساحلية الضخمة والصيد الجائر والتلوث والتطوير العمراني للمناطق الساحلية.
غير أن أكثر جهود المحافظة على الشعب المرجانية فاعلية هي تلك الجهود الموجهة قبلا، والتي تقوم على أسس علمية سليمة بما يتيح تطبيق جهودها بالطرق المثلى. ويقوم مركز أبحاث البحر الأحمر في جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية بعدة أدوار في تقييم ورصد البحر الأحمر من شأنها أن توفر معلومات عن هذا العلم وهو علم مفقود إلى حد كبير في الوقت الحاضر.
وستساعد الدراسات حول علوم بيئة الحركة في استراتيجية هذه المحافظة التي يجري تطبيقها على نطاق العالم من خلال تحديد المناطق البحرية المحمية. وينظر إلى تطبيق مبدأ هذه المناطق المحمية كإجراء فعال لحماية وحفظ المناطق التي تحتاج إلى المحافظة وإدارتها بصورة مستدامة من أجل وقاية قيمتها الخاصة وفصائل النبات والحيوان المهددة بالانقراض. إنه عبارة عن أسلوب نظام بيئي للمحافظة والإدارة بما يضمن الاستدامة على المدى الطويل لثروة المنطقة من مواضع المأوى الحساسة وفصائلها ذات الأهمية العالمية، وهو الأسلوب الذي اعتمدته الهيئة الإقليمية للمحافظة على بيئة البحر الأحمر وخليج عدن.
وتعتزم جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية المشاركة في تصميم وتنفيذ المناطق البحرية المحمية في البحر الأحمر. ونجاح مثل هذه المشاريع يكون أوفر حظا إذا كانت تقوم على أساس المعلومة عن تحركات الفصائل المستهدفة.
ولا يتوقف المشروع عند تأسيس شبكة إقليمية متكاملة من المناطق البحرية المحمية المدعومة بالإدارة والتخطيط الفعال، بل يقترن ذلك بأهمية اختيار المواقع الفعلية للمناطق المحمية إذ يلزم اختيار هذه المواقع بناء على عمل خرائط لكامل المأوى وتنوعه البيولوجي بالإضافة إلى المسح الاقتصادي الاجتماعي للمنطقة.
ومن المتفق عليه بصورة عامة أنه إذا تمت حماية الشعب المرجانية من عملية صيد الأسماك فإنها تظل في حالة صحية سليمة. ومع ذلك يلزمنا المزيد من المعطيات لتحديد مدى ضخامة المساحة المطلوب حمايتها. وعلى وجه التحديد يحتاج المديرون إلى معلومات تتعلق بالكيفية التي تتحرك بها الكائنات وماهية الاتصال بين الشعب المرجانية في إطار هذه المنظومة.
ويعتبر الإسفنج البحري واحدا من أقدم أشكال الحياة في كوكبنا ويعود ذلك إلى نحو 600 مليون سنة مضت وربما أكثر من ذلك بكثير. في بعض الأماكن قد يحتل الإسفنج معظم الأسطح المتاحة على العرق المرجاني أو قاع البحر. وهذه الحيوانات متعددة الخلايا لها تركيب جسدي بسيط وأنسجتها تظهر اختلافا أو تناسقا قليلا وبوجودها ثابتة في مكان واحد بواسطة الساق أو بالاستقرار على أجسام كثيرة تحت الماء فإن الإسفنج يقوم بتصفية ماء البحر عبر مساماته ويقوم باستخلاص البكتيريا واستخدامها كمصدر غذائي ويقوم بإخراج الماء المصفى عبر فتحة الزفير(انظر الشكل 1) بمعدل يصل إلى 24.000 لتر في اليوم لكل كيلوغرام من الإسفنج.
البحر الأحمر وهو الجسم المائي الدافئ وعالي الملوحة والذي يتاخم حرم جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية. يعتبر نظاما بيئيا بحريا غير مستكشف على نطاق واسع، كما إن العروق المرجانية به، والتي تمتد لنحو 2000 كلم طولا تغذي أكثر من 200 فصيل موثق من الإسفنج، ومع ذلك فإن عددا قليلا منه قد تمت دراسته. وفي الدراسة مثار البحث فإن الإسفنج ومجموعاته الميكروبية ومياه البحر المحيطة به قد تم فحصها جميعا باستخدام أساليب تسلسل جينية.
وبحسب الباحث الذي يتساءل عما الذي يجعل مجتمعات ميكروبات الإسفنج هذه مثيرة لفضول الباحثين؟ فإن الإسفنج اللين الذي يتم تفحصه لا يمكن له الاعتماد على قشرته القاسية للحماية، بل على ترسانته من المواد الكيماوية لتحميه من الهجمات. وعلى امتداد ملايين السنين من التطور، فإن هذا الإسفنج الرقيق المظهر كما يبدو قد طور نظام دفاع كيميائيا قويا لحماية نفسه من الحيوانات المفترسة. ونجاحه الواضح في ذلك والذي يشهد به استمرارية بقائه ووجوده، ربما يعود أيضا لعلاقته بالمجتمعات الميكروبية وهي السلف المشترك للميكروبات الأكثر اعتيادا في الوقت الحاضر. وقد أظهرت الدراسات الحديثة أن هناك نسبة ملحوظة من هذه المواد الكيماوية تنشأ من المجتمع الميكروبي المستوطن في أنسجة الإسفنج.
ومن المعروف أن هذه الكائنات الحية الدقيقة يمكن أن تشكل أكثر من نصف حجم الإسفنج، ولكن تواصلها مع مضيفها يبقى لغزا. نحن نعرف بالتأكيد أن الميكروبات المختلفة يمكن أن تكون مصدرا للغذاء والمسببات المرضية والطفيليات أو المجتمعات الميكروبية المتبادلة.
إن الميكروبات المتكافلة تحتاج لأن تكون قادرة على المنافسة مع الميكروبات الأخرى الموجودة في الماء لكي تستوطن الإسفنج وحتى تقوم بذلك فقد تطورت لتنتج نسقا من المواد الكيماوية القادرة على سبيل المثال أن توقف دورة حياة الخلية لفصائل الميكروبات المنافسة. مثل هذه المركبات يمكن أن تحقق ذلك من خلال التدخل في دورة حياة الخلية لخلية السرطان (هذه المواد الكيماوية يمكن أن يكون لديها خصائص مضادة للسرطان) أو عن طريق القتل الانتقائي لفصائل أخرى (هذه المواد الكيماوية يمكن أن يكون لديها ببتيدات مضادة للميكروبات أو خصائص المضادات الحيوية). إنها القدرة الحيوية التكنولوجية لمجتمعات ميكروبات الإسفنج التي تحفز على البحث القائم عليه الدكتور لافي وتجعل التحريات قادرة على اكتشاف عقار طبي جديد.
ويعتبر الإسفنج البحري من ضمن مصادر مملكة الحيوان الأكثر إنتاجية للمركبات الدوائية الجديدة، والمنتجات الطبيعية استخدمت منذ فترة طويلة لمعالجة الأمراض التي تصيب البشر (الأسبرين من الصفصاف والديجتال من قفاز الثعلب على سبيل المثال) والكثير من المركبات البحرية النشطة بيولوجيا جرى تقييمها من حيث خصائصها كمواد مضادة للالتهابات وطاردة للديدان المعوية.
يوجد هناك عدة طرق لمعرفة المركبات من حيث نشاطها البيولوجي وإحدى الطرق تتضمن عزل جزء من الإسفنج لمعرفة إذا كان بإمكانه إثارة رد فعل في سلالة الخلايا البشرية.
وفي العادة فإن الكثير من المركبات يتم فحصها بشكل متواز باستخدام أجهزة الفحص الروبوتي (الآلي). إن إجراء تسلسل الجينات لهذه الميكروبات التكافلية باستخدام طرق التوالد الجينومي أو الطرق التجميعية قد يسارع في عملية الفحص هذه باستخدام التحليل الحسابي للتنبؤ بهذه المسارات (مجموعات من البروتينات تعمل معا) المسؤولة عن إنتاج المواد الكيميائية من مثل هذه الجزيئات النشطة بيولوجيا يمكن أن يساعد في استهداف عائلة محددة من الجزيئات وفي حالة المركبات التي لديها القدرة على قتل الخلايا السرطانية فإن هذه المركبات سوف يتم اختبارها ضد مجموعة من سلالات الخلايا المختلفة التي تم تطويرها بواسطة معهد السرطان الوطني. واحدة من أهم قصص النجاح مؤخرا يمكن الاطلاع عليها تحت عنوان (الأصفر اللزج) في الصفحة الثانية من هذه الورقة.
وبدعم من مختبر الموارد البحرية والساحلية فقد تم جمع الإسفنج من 4 مواطن مختلفة في البحر الأحمر بالإضافة إلى عينات من ماء البحر المحيطة بكل منها.
فريق جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية، بالتعاون مع فريق برنامج البحث التعاوني العالمي، ويمثلهما الدكتور أون أون لي الباحث الرئيسي، والعلماء من جامعة هونغ كونغ للعلوم والتكنولوجيا برئاسة البروفسور باي يوان قيان، قاما باستخدام عملية التسلسل الحرارية لكشف التنوع الكبير وفصائل المجتمعات الميكروبية المحددة في إسفنج البحر الأحمر.
ويؤكد البحث أن العلماء ببساطة لا يستطيعون زراعة هذه الكائنات البحرية الدقيقة نظرا لأن ما نسبته 1 في المائة فقط من الميكروبات البيئية يمكن زراعتها في ظروف بيئة المعمل. وهذا هو السبب الذي جعل الدكتور تيموثي رافاسي الأستاذ المشارك في الهندسة الحيوية ومجموعته في جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية يقومون باستخدام طرق التوالد والزراعة لتحقيق فهم أفضل للعلاقة بين البكتيريا والإسفنج.
وبينوا أن طريقة التسلسل الحرارية يمكن أن تميز العينة بسرعة ودقة وهي الطريقة المفضلة لاستكشاف الكائنات البحرية الدقيقة، إضافة إلى الفصائل الأربعة الجديدة تماما التي قاموا بتحديدها باستخدام هذه الطريقة.
واكتشف الدكتور لافي وفريقه أن الكثير من أنواع البكتيريا داخل الإسفنج كانت غير موجودة في مياه البحر المحيطة، رغم أن هذه المجتمعات الميكروبية كانت ثابتة في نفس الإسفنج المأخوذ من أماكن مختلفة.
وهناك طريقتان من المعتقد أن الإسفنج يكتسب البكتيريا من خلالهما، أثناء عملية التصفية والتغذية الموضحة آنفا فإن الإسفنج يحتاج لأن يكون قادرا على أن يميز المجتمعات البكتيرية التكافلية والذي من المحتمل أن يتم باستخدام نظام المناعة الفطرية لديه.
وبدلا من ذلك فإن الإسفنج الآباء قد يقومون بنقل الميكروبات إلى سلالتهم من الأبناء عن طريق الاستنساخ، ونفس هذه الميكروبات من المحتمل أن تكون قد تطورت على مدى عدة أجيال ولم يعد لها أي وجود في مياه البحر.
وعلى ما يبدو فإن إسفنج البحر الأحمر لديه مجتمعات ميكروبية محددة الإسفنج أو محددة فصائل الإسفنج وهي موجودة على الرغم من غيابها من البيئة المحيطة، ولا يزال هنالك الكثير من العمل الذي يجب تنفيذه للبحث في هذا التنوع وتأثيراته.
وللاستيعاب المتعمق لإمكانية إجراء البحث عن الإسفنج في البحر الأحمر، وكمثال آخر على التعاون في المجالات المتعددة التخصصات فقد ساهم أعضاء هيئة التدريس بمركز أبحاث البحر الأحمر في جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية بخبرتهم في توصيف تنوع وغنى بيئة الإسفنج المحلية. وقد بدأ كل من الدكتور مايكل بيرومين والدكتور كريستيان فولستر والدكتور لافي هذه العملية في وقت مبكر من هذا العام وذلك بقضاء وقت ليس بالقليل في مسح عدة عروق مرجانية على مقربة من الجامعة والقيام بالعد الفعلي لأنواع مختلفة من الإسفنج حسب فصائلها.
وسوف يتم تجميع هذه المعلومات والمتمثلة بأول إحصاء منهجي للإسفنج في البحر الأحمر بالمملكة ليس فقط لغرض فهم هذا النظام البيئي الفريد وتحفيز جهود المحافظة على البيئة، بل أيضا لتوجيه عمل الفريق المستقبلي مع الإسفنج.
ومن المهم بشكل خاص التأكد على أن الفصائل المستهدفة منتشرة بشكل كاف في البحر الأحمر لمزيد من التطبيقات الطبية الحيوية لجعل الدراسات مجدية. إن مثل هذا التعاون يجسد أهداف جامعة الملك عبد الله لإيجاد شراكات في مختلف المجالات.
والدكتور لافي وجميع الباحثين المشاركين في مشروع الإسفنج ينتظرون بفارغ الصبر المزيد من الاكتشافات المثيرة من هذه المخلوقات غير العادية الموجودة بشكل مباشر على شواطئ جامعة الملك عبد الله.
وفي أحد فصول البحث يصف الباحث الإسفنج الأصفر اللزج واحدا من أحدث العقارات لعلاج السرطان والذي حصل على موافقة إدارة الغذاء والدواء الأميركية وهو ثمرة لأكثر من 26 سنة من الأبحاث متعددة التخصصات لدى مؤسسات كثيرة.
وكاستجابة لطلب من معهد السرطان الوطني الأميركي فقد قام علماء الأحياء البحرية في مختلف أنحاء العالم بالعمل سويا لجمع طن متري كامل من الإسفنج اللين من فصيلة ليسوديندوريكس المعروف بالأصفر اللزج وذلك لاستخراج ما مقداره 300 ملغم فقط من مادة (هاليكوندرين بي).
وقد تم السعي لإيجاد هذه المادة الكيميائية لإجراء التجارب الأولية نظرا لتأثيرها الفعال كمادة مضادة للسرطان في تركيبات الخلايا المختلفة. وقد لاقت عملية الجمع الدعم من قبل الحكومة النيوزيلندية من ضمن حكومات أخرى، حيث أعطت الإذن لتجريف مناطق المياه العميقة للحصول على 1000 كلغم من الإسفنج.
وبعد تحديد تركيبه الجزيئي وإجراء التجارب على الحيوانات ثم أخيرا نجاح المرحلة 3 بإجراء التجارب السريرية على البشر فقد تم ترخيص الشكل الصناعي لهذه المادة المعروف باسم «إيريبيولين» وذلك في شهر نوفمبر (تشرين الثاني) 2010 كعلاج للمراحل المتأخرة من سرطان الثدي.