تحمل الملوحة

تحمل الملوحة هو قدرة الكائنات الحية على العيش في تراكيز ملحية أعلى من تلك اللازمة لنموها. ^{[ 1 ]} توجد الأنواع المتحملة للملوحة في المياه والتربة المالحة. ^{[ 1 ]} تشمل الكائنات الدقيقة المتحملة للملوحة البكتيريا، ^{[ 2 ]} والعتائق، ^{[ 3 ]} والفطريات. ^{[ 4 ]} تحتاج الكائنات الدقيقة المحبة للملوحة إلى الملح للنمو؛ ^{[ 5 ]} يمكن تصنيف الكائنات المتحملة للملوحة على أنها محبة للملوحة بدرجة ما، ولكن غالبًا ما يتم تمييزها عن الكائنات المحبة للملوحة لأن الكائنات المتحملة للملوحة لا تتطلب بيئة عالية الملوحة . ^{[ 4 ]} تحظى الكائنات الدقيقة المتحملة للملوحة باهتمام كبير في مجال التقنية الحيوية ^{[ 6 ]} حيث لا يزال دورها في النظم البيئية المالحة غير معروف. ^{[ 4 ]}

تشمل مجالات البحث العلمي ذات الصلة بتحمل الملوحة الكيمياء الحيوية ، والبيولوجيا الجزيئية ، وبيولوجيا الخلية ، وعلم وظائف الأعضاء ، وعلم البيئة ، وعلم الوراثة .

يمكن تطبيق دراسة آليات تحمل الملوحة لدى الكائنات الدقيقة على نمو الكائنات الحية وديناميات النظم البيئية في البيئات ذات الملوحة المتزايدة. ^{[ 7 ]} كما يمكن تطبيق تحمل الملوحة على التلوث وتغير المناخ؛ إذ يمكن استخدام عمليات تحمل الملوحة للحد من أضرار التلوث. ^{[ 7 ]}

تستطيع بعض الكائنات الدقيقة المتحملة للملوحة استخدام طاقة الضوء لتوليد تدرجات البروتونات والكلوريدات، مما يسمح بحدوث عمليات الطاقة الحيوية . ^{[ 6 ]} يُمكّن بروتين البكتيريورودوبسين، وهو بروتين ناقل للضوء، حدوث هذه العملية، وله تطبيقات في التصوير المجسم، والشبكية الاصطناعية، والحوسبة البصرية للشبكات العصبية، وغيرها من الأساليب التقنية. ^{[ 8 ]}

يمكن استخدام الكائنات الدقيقة المتحملة للملوحة كمعالجات حيوية في التربة الملوثة ومياه الصرف الصحي. ^{[ 7 ]} بعض هذه الكائنات قادرة على إنتاج مواد فعالة سطحياً حيوية في البيئات المالحة الملوثة بالهيدروكربونات ^{[ 6 ]} حيث قد تعجز كائنات أخرى عن البقاء وإنتاج هذه المواد. تعمل البكتيريا المتحملة للملوحة على معالجة التربة المالحة بفعالية عن طريق خفض محتوى الصوديوم ونسب امتصاصه في التربة، وعن طريق تحليل المركبات السامة. ^{[ 9 ]}

يمكن استخدام الكائنات الحية المتحملة للملوحة في عمليات التخمير في الأغذية التي تستخدم الملح. تُستخدم بكتيريا Lactobacillus pantarum في إنتاج المخللات والملفوف المخلل، وتُستخدم أنواع أخرى من البكتيريا المتحملة للملوحة في إنتاج صلصة السمك وصلصة الصويا. ^{[ 6 ]}

تشمل أهداف دراسة تحمل الملوحة زيادة الإنتاجية الزراعية للأراضي المتأثرة بتملح التربة أو التي لا يتوفر فيها سوى المياه المالحة. تحدّ الملوحة من إنتاجية المحاصيل ونموها، لذا يمكن جعل الأنواع الزراعية التقليدية أكثر تحملاً للملوحة عن طريق نقل الجينات من الأنواع المتحملة للملوحة بشكل طبيعي (عن طريق التربية التقليدية أو الهندسة الوراثية ) أو عن طريق تطبيق علاجات مستمدة من فهم آليات تحمل الملوحة. ^{[ 10 ]}

يمكن أن تتسبب عوامل الإجهاد البيئي مثل الجفاف ودرجات الحرارة القصوى في حدوث تغيرات أسموزية أو تؤدي إليها، لذا فإن تطبيق معرفة تحمل الملوحة أمر ذو صلة بالبيئات التي تشهد تقلبات حادة في الرطوبة أو درجة الحرارة. ^{[ 11 ]}

قد تحد المستقلبات النشطة بيولوجيًا للكائنات الحية المتحملة للملوحة من نمو السرطان، وخاصة سرطان الرئة والثدي، وقد يكون لها تطبيقات في مقاومة العلاج الكيميائي والسمية المرتبطة بالعلاج. ^{[ 12 ]}

تتحقق قدرة النبات على تحمل الملوحة العالية عبر عدة آليات فيزيولوجية. إذ يمكن أن تؤدي التركيزات العالية من الملح في التربة أو الماء الذي تعيش فيه النباتات إلى اختلالات أيونية تُسبب مضاعفات في التنفس والتمثيل الضوئي، مما يؤدي إلى انخفاض معدلات النمو، والإصابة، والموت في الحالات الشديدة. ^{[ 13 ]} ولكي يُعتبر البروتوبلاست متحملاً للملوحة، يجب أن يُظهر آليات لموازنة التأثيرات السامة والتناضحية لزيادة تركيز الملح.

يجب على الكائنات الحية المتحملة للملوحة التكيف مع ضغوط تغيرات الملوحة وارتفاعها؛ ^{[ 14 ]} إذ تتعرض الخلايا للإجهاد الأسموزي والإجهاد الأيوني في البيئات عالية الملوحة. ^{[ 15 ]} وتؤدي البيئة عالية الملوحة إلى فقدان الماء من الخلية، لذا طورت الكائنات الحية المتحملة للملوحة آليات للاحتفاظ بالماء وتخزين الأملاح داخل الخلية. ^{[ 1 ]} وقد تستخدم هذه الكائنات مزيجًا من الآليات لتحمل البيئات عالية الملوحة.

تحافظ الكائنات الحية المتحملة للملوحة على التوازن الأسموزي عن طريق إنتاج أو تراكم مواد واقية من الضغط الأسموزي. ^{[ 14 ]} تسمح هذه الآلية للخلية بالاحتفاظ بالماء في ظروف الملوحة العالية من خلال الحفاظ على امتصاص الماء دون تعطيل العمليات الخلوية الأيضية. واستجابةً للملوحة العالية، يزداد معدل نسخ الجينات الخاصة بالمواد المذابة المتوافقة. ^{[ 14 ]}

في العديد من الكائنات الحية المتحملة للملوحة، تمتص الخلايا مستويات عالية من الملح للحفاظ على جهد أسموزي أقل من جهد البيئة لضمان امتصاص الماء. ومن آليات تحمل الملح الزائد في هذه الكائنات عزل الملح في الفجوة العصارية. وهذا يحافظ على تركيز الملح منخفضًا في سيتوبلازم الخلية، مما يسمح باستمرار الأنشطة الأيضية للخلية. ^{[ 16 ]}

في بعض الكائنات الحية، يتم تنظيم الجينات المرتبطة بالسوط بشكل سلبي في البيئات ذات التركيزات العالية من الملح، مما يحافظ على طاقة الحركة لاستخدامها في الحماية الأسموزية . ^{[ 17 ]}

يتباين مدى تحمل الملوحة بشكل كبير بين أنواع البكتيريا المختلفة. ^{[ 18 ]} بعض أنواع البكتيريا الزرقاء تتحمل الملوحة، مثل البكتيريا الزرقاء في بحيرة ماكغاديكغادي ، وهي بحيرة شديدة الملوحة في بوتسوانا . ^{[ 19 ]} تتمتع البكتيريا الزرقاء بمرونة فسيولوجية عالية؛ وتهدف الأبحاث الحديثة حول آليات تحمل الملوحة في البكتيريا الزرقاء، باستخدام تقنيات علم الجينوم والبروتيوميات، إلى تحديد الشبكات الجينية والمسارات الكيميائية الحيوية المسؤولة عن تحمل الملوحة، مثل تلك التي تنتج مواد واقية من الضغط الأسموزي. ^{[ 20 ]}

قبل الألفية الثانية، كان يُعتقد أن الفطريات لا تعيش في بيئات شديدة الملوحة، لكن الأبحاث دحضت هذه الفكرة باكتشافها في أحواض التبخير الشمسي. ^{[ 21 ]} معظم الفطريات التي تعيش في بيئات ذات تركيز عالٍ من الملح تتحمل الملوحة، بينما قليل منها محب للملوحة. ^{[ 15 ]} تشكل الفطريات المتحملة للملوحة جزءًا كبيرًا وثابتًا نسبيًا من مجتمعات البيئات شديدة الملوحة، مثل تلك الموجودة في أحواض التبخير الشمسي . ^{[ 22 ]} من الأمثلة المدروسة جيدًا خميرة Debaryomyces hansenii والخميرة السوداء Aureobasidium pullulans و Hortaea werneckii ، والتي يمكنها النمو في ظروف شديدة الملوحة، مما يجعلها كائنات نموذجية لدراسة تحمل الملوحة. ^{[ 21 ]} يمكن للخميرة الأخيرة أن تنمو في أوساط خالية من الملح، وكذلك في محاليل كلوريد الصوديوم شبه المشبعة . وللتأكيد على هذه القدرة الواسعة على التكيف ، يصف بعض الباحثين فطر H. werneckii بأنه "شديد التحمل للملوحة". ^{[ 23 ]}

تشمل آليات تحمل الملوحة في الفطريات تنظيم تركيزات الأيونات داخل الخلايا وتراكم المواد الواقية من الضغط الأسموزي للحفاظ على التوازن الأسموزي دون سمية أو تعطيل النشاط الأيضي الخلوي. ^{[ 21 ]}

• استجابات نبات رشاد أذن الفأر للملوحة
• الملوحة البيولوجية – استخدام المياه المالحة للري 
• مدى تحمل المحاصيل لمياه البحر – جودة المحاصيل 
• التحكم في الملوحة - التحكم في مشكلة ملوحة التربة. صفحات تعرض وصفًا موجزًا ​​لأهداف إعادة التوجيه. 
• تحمل المحاصيل للملوحة
• الصوديوم في علم الأحياء
• ملوحة التربة – محتوى الملح في التربة 
• مكافحة ملوحة التربة – السيطرة على مشكلة ملوحة التربة