س و ج.. حول ’أكبر‘ بنك للميكروبات الصحراوية بالعالم

في إطار من مبادرة ’السعودية الخضراء‘، وحرصًا منها على عكس مسار التصحر ومقاومته، قررت المملكة العربية زراعة عشرة مليارات شجرة في أنحاء البلاد، وإعادة تأهيل 40 مليون هكتار من الأراضي واستعادة المساحات الخضراء الطبيعية.

أيكفي لإنجاح تلك المهمة -متى توافرت مصادر المياه اللازمة للزراعة- أن يُزرع أي نوع من الأشجار، لتنتهي المهمة عند هذا الحد؟

كانت الإجابة التي خلص إليها فريق بحثي من جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية (كاوست)، أنه يجب توافر مجموعة من الشروط لنجاح جهود التخضير تلك، إذ يجب زراعة النباتات المناسبة في ظل نظام زراعي مناسب.

ولكن كيف يمكن تحقيق ذلك في تربة مجهدة، فقدت عناصرها الغذائية؟

الإجابة عن هذه الأسئلة قادت الفريقَ البحثي الذي يقوده هيريبرت هيرت -أستاذ علوم النبات بقسم العلوم والهندسة البيولوجية والبيئية في الجامعة- إلى إنشاء بنك حيوي للميكروبات الصحراوية، يوصف بأنه ”الأكبر في العالم“، بهدف استخدامه لتكملة الميكروبات المفقودة، ”تلك التي يجب أن تكون موجودةً ولكنها استُنفدت أو فُقدت تمامًا“.

وتُعد الميكروبات هي السبيل الطبيعية لاستعادة العناصر المفقودة من التربة، ومن ثم تجديدها بطرقٍ طبيعية.

حول البنك وكيف يمكن الاستفادة من خدماته، وما هي كمية الميكروبات التي تم جمعها حتى الآن، وكيف تقوم هذه الميكروبات بتجديد التربة.. كان لشبكة SciDev.Net هذا الحوار مع هيرت، وهو أيضًا عضو مركز الزراعة الصحراوية التابع للجامعة.

من أين جاءت فكرة إنشاء البنك؟

جاءت الفكرة من مبدأ أن نجاح زراعة أي نبات قائم على الميكروبات التي تنمو بجانبه في التربة، كما أن النبات مهم لتغذية التربة، حتى لا ينقطع عنها الغذاء، وتموت حياتها الميكروبية، وهذا الشكل من التكافل بين الاثنين هو الضمان لنجاح استمرار نمو النبات، وبالتالي حتى تنجح مبادرة السعودية الخضراء، يجب معرفة التركيبة الميكروبية لكل نبات.

ومن أين تم جمع الميكروبات الصحراوية التي تم تدعيم البنك بها؟

تأتي جميع الميكروبات التي جمعناها من مناطق في دول الشرق الأوسط، وهي تعمل مع العديد من النباتات في الأراضي القاحلة.

وتم جمع أكثر من 10 آلاف سلالة خلال السنوات العشر الماضية، وهي متاحة الآن في البنك، لكننا نضيف باستمرار المزيد من السلالات.

وكيف يمكن معرفة الميكروبات المفقودة من التربة؟

نعمل على تحليل التربة لتحديد المكونات الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية لموقع معين، وبالتالي تحديد الوظائف المعطلة، بسبب فقد عناصر مثل النيتروجين أو الحديد أو الكربون أو نقصها، وضبط درجة الحموضة المتعلقة بوجود المغذيات وتوافُرها، ثم نختار المجموعة الصحيحة من الميكروبات المفقودة من بنكنا الحيوي، والتي يمكن أن تساعد في تحقيق هذه الوظائف.

وكيف يتم اختيار الميكروبات المناسبة؟

لدينا خوارزمية للذكاء الاصطناعي تساعدنا في تحديد الوظائف الأيضية المفقودة في الشبكة المعقدة للتفاعلات بين النظام البيئي للنبات والميكروبات والتربة.

صحيح أن أدمغة البشر رائعة، لكنها لا تمتلك السرعة أو القوة الحسابية التي تتمتع بها خوارزميات التعلم الآلي.

وما هي آلية عمل تلك الخوارزمية؟

الخوارزمية هدفها إنشاء خريطة التمثيل الغذائي للنبات والميكروبات المتعايشة معه، وتتنبأ بوظيفة كل جين بالنبات والميكروب، ودور هذا الجين في عملية التمثيل الغذائي، ومن ثم تحدد ما يمكن إضافته من الميكروبات إلى التربة، لمساعدة النبات على النمو.

معنى اللجوء إلى الخوارزميات أن هناك كمًّا هائلًا من المعلومات

بالضبط، فكل نبات يحتوي على حوالي 25 ألف جين، ويستضيف من الميكروبات ما يقرب من ألف نوعٍ مختلف، وكل نوع ميكروبي فيه نحو 4 آلاف جين، أي أن هناك ما يزيد على 425 ألف جين لكل نبتة، ولكل جين وظيفة ودور يؤديه في عملية نمو النبات، وبالتالي علينا الاستعانة بالذكاء الصناعي؛ لأننا لا نملك القدرة الحاسوبية التي تتمتع بها الخوارزميات، وهذه الخوارزمية مشروع مستمر بدأناه ونعمل باستمرار على تطويره بشكل كبير.

وهل الميكروبات الصحراوية يمكن توظيفها خارج بيئتها؟

سؤال جيد، فعلى مدى آلاف السنين، ’اختارت الطبيعة‘ أفضل الجينات الميكروبية لمساعدة النباتات على البقاء في ظل ظروف الحرارة والجفاف القاسية، ومن ثم يمكن أن تكون هذه الميكروبات المأخوذة من نبات صحراوي أداة مساعدة للمحاصيل على النجاة من موجات الحر وحماية مستقبل الغذاء، والمثال المعبر عن ذلك هو فطر (Piriformospora indica)، الذي تم عزله في الأصل في صحراء طهار الهندية، ولكن تبين أنه يتفاعل بشكل مفيد مع العديد من النباتات، ومن ضمنها العديد من المحاصيل المهمة، وبالتالي يحسِّن من نموها وقدرة تحمُّلها للإجهاد.

ما هي نصائحكم لدول المنطقة التي تسعى لمبادرات التشجير الشبيهة بمبادرة السعودية؟

لا يمكن دراسة النباتات بمعزل عن الميكروبات في البيئة، فمعرفة كلٍّ من التربة والتركيبات الميكروبية أمرٌ حيويٌّ لضمان نجاح مبادرات التشجير عمومًا.

هذا الموضوع أنتج عبر المكتب الإقليمي لموقع SciDev.Net بإقليم الشرق الأوسط وشمال أفريقيا