التلوث هو قضية رئيسيه تؤثر علي صحة الإنسان والحيوانية والنبات في جميع انحاء العالم. وعلي الرغم من ان التلوث يمكن ان يكون طبيعيا ، مثل الرماد البركاني1، فان الانشطه البشرية هي السبب الرئيسي لمعظم التلوث. فالانشطه البشرية المنشا تلوث التربة والمياه والهواء ، التي تؤدي بصوره مباشره أو غير مباشره إلى وفاه ما يقرب من 20,000,000 من البشرالمبتسرين وتدمر بلايين من اشكال الحياة الأخرى سنويا. الملوثات موجودة حتى في المناطق النائية من الكوكب. فعلي سبيل المثال ، اكتشفت الفلزات الثقيلة والمركبات العضوية الثابتة في لافقاريات في أعماق البحار والثدييات القطبية ، علي التوالي3و4.
وقد تاثرت البيئات البحرية بشكل خاص بالتلوث. ولفتره طويلة ، افترض ان المحيط سيظل غير متاثر سيزود مصدرا لا نهاية له من السلع بسبب حجمه الهائل من المياه5. لهذا السبب ، فان جميع أنواع الصناعة والمؤسسات تطلق النفايات بحريه في المسطحات المائية لعده قرون6،7. وقد ابلغ عن العديد من الملوثات من جميع الأنواع ، مثل البلاستيك8، والهرمونات الاصطناعية9، والمبيدات10، والنفط11، والمواد المغذية12، والمعادن الثقيلة3، والنفايات المشعة13 باعتبارها تؤثر النظم الايكولوجيه للمحيطات. وفي هذا السياق ، تعتبر الشعاب المرجانية من بين أهم النظم الايكولوجيه وأكثرها حساسية في البيئات البحرية14. الشعاب المرجانية هي حماه السواحل ، حاسمه لتطوير آلاف من الأنواع البحرية من خلال لعب ادوار أساسيه في المغذيات ركوب الدراجات والتحكم في المناخ. كما تساهم الشعاب المرجانية في الاقتصاد من خلال توفير الأسماك والسلع والسياحة ، من بينها15. فعلي سبيل المثال ، 4,500,000,000 شخصا يعتمدون علي اسماك المحيطات باعتبارها مصدر الغذاء الرئيسي16، الذي تدعمه الشعاب المرجانية إلى حد كبير.
وبغض الاعتبار عن أهميتها الايكولوجيه والاجتماعية والاقتصادية ، فان الشعاب المرجانية تتعرض للتدمير17و18. والانشطه البشرية المنشا هي المسؤولة في المقام الأول عن المساهمة في الأسباب الرئيسية الثلاثة لوفاه المرجان: تغير المناخ ، والإفراط في الصيد ، وتلوث المياه19. وعلي الرغم من اهميه العمل علي تخفيف الاحترار العالمي ، فمن المهم أيضا العمل علي التقليل إلى ادني حد من التلوث المحلي ، بما في ذلك تلوث المياه ، الذي يمكن ان يسهم بشكل حاسم في انخفاض المرجان20. التالي ، هناك حاجه ماسه إلى وضع استراتيجيات لزيادة عمر الشعاب المرجانية ، الأمر الذي يمكن ان يتيح لها وقتا إضافيا للتكيف والبقاء علي قيد الحياة.
وفي هذا الصدد ، من المهم للغاية إيجاد حلول للتقليل إلى ادني حد من التلوث ووضع استراتيجيات لزيادة اللياقة البدنية للشعاب المرجانية. وتتسم استراتيجيات استصلاح الملوثات البحرية بتنوع شديد ويمكن تجميعها في النهج الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية. النهج الفيزيائية مفيده. ومع ذلك ، فهي ليست دائما فعاله. فعلي سبيل المثال ، يمكن التقليل من النفايات البلاستيكية عن طريق الازاله المادية ، بينما تحتاج المركبات القابلة للذوبان في الماء إلى التخلص من منهجيات أخرى. ومن أمثله هذه المركبات النفط الخام الذي تطلقه أنشطه صناعه النفط والانسكابات ، فضلا عن الملوثات المجهرية الأخرى ، مثل الهرمونات التركيبية ، التي تستخدم عاده كعنصر استروجين في موانع الحمل الفموية والموجودة في مياه المجارير21، 22-ان استخدام المواد الكيميائية للتقليل من التلوث يمكن ان يحل مشكله محدده ، ولكنه قد يمثل أيضا مصدرا إضافيا للتلوث. وهذا هو الحال مع المشتتات الكيميائية للتخفيف من التلوث النفطي ، الذي وصف بأنه أكثر سميه للنظم الايكولوجيه البحرية من التلوث النفطي نفسه23. ولهذه الأسباب ، فان النهج البيولوجية تقدم عده مزايا بالمقارنة مع الأساليب الأخرى. العلاج الحيوي هو قدره الكائنات الحية ، أو منتجاتها الايضيه ، لتحويل الملوثات إلى اشكال اقل سميه أو غير سامه24. المزايا الرئيسية لاستخدام الطرق البيولوجية هي الاستدامة ، والتكلفة المنخفضة نسبيا ، وحقيقة انها صديقه للبيئة ، وانها يمكن ان تطبق في النظم الايكولوجيه المختلفة ، مما يسبب الحد الأدنى أو اقل من الآثار علي البيئة21، 25و26و27.
بالاضافه إلى ذلك ، التلاعب في المجتمع الميكروبية الموجودة في بيئة تسمح ميزه محتمله اضافيه. هناك ميكروبيوميسيس التي ترتبط مع المضيفين وضرورية لصحتهم. ومن المعروف جيدا ان هذه الميكروبات التكافلية المرتبطة ضرورية للحفاظ علي المضيف التوازن19. وقد تم استكشاف التلاعب من هذه الكائنات المجهرية المرتبطة بشكل جيد للمضيفين مثل النباتات والثدييات28,29, ولكن استخدام البروبيوتيك المرجانية لا تزال الرواية15. الشعاب المرجانية أيضا استضافه, التفاعل مع, وتعتمد علي السكان كبيره ومحدده من الكائنات الحية الدقيقة للبقاء علي قيد الحياة19. دور هذه المجتمعات الميكروبية في الصحة و ديسبيوسيس من المرجان هو قيد الدراسة النشطة ، ولكن لا يزال بعيدا عن فهم تماما30. ويسمي واحده من الفرضيات الأكثر شعبيه الفرضية بروبيوتيك المرجان. وهو يوحي بوجود علاقة ديناميكية بين الكائنات الحية المجهرية التكافلية والظروف البيئية التي تجلب اختيار الكائنات المرجانية الأكثر نفعا31. واستنادا إلى هذه المعلومات ، اقترحت أليات بروبيوتيك المحتملة الرئيسية ، فضلا عن استراتيجيات العزلة ، والتلاعب ، وتسليم الكائنات المجهرية المفيدة للشعاب المرجانية لعده أغراض ،32 واختبارها33. وتشمل هذه الخصائص المفيدة المحتملة مقاومه زيادة درجه الحرارة ، والحماية من أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS) ، وتثبيت النيتروجين ، ومقاومه الملوثات ، والسيطرة البيولوجية ضد مسببات الامراض ، من بين أمور أخرى32.
تركز هذه الدراسة علي اختيار الميكروبات والكائنات الحية الدقيقة الحرة التي تقدم القدرة علي تدهور اثنين من الملوثات الموجودة عاده في البيئات البحرية: الاستروجين الاصطناعية 17a-ethinylestradiol (EE2) والنفط الخام. الملوثات التي تحتوي علي العوامل النشطة هرمون غالبا ما تكون موجودة في الهيئات المائية34،35،36،37،38،39،40، 41,42. من بينها, الاصطناعية استروجين الغدد الصماء-اختلال المركبات (EDCs) تقليد عمل هرمون الاستروجين علي الخلايا المستهدفة, تسبب العديد من الآثار علي الحيوانية, بما في ذلك سرطان الثدي, العقم, والمخنثين9. يفرز EE2 من قبل البشر بسبب استخدام وسائل منع الحمل عن طريق الفم. ولا تزال محطات معالجه المياه العادمة التقليدية من مياه المجارير ولها اثار سلبيه حتى عند تركيزات منخفضه جدا (مثل نانوغرام/لتر أو ميكروغرام/لتر)43،44،45. ومن المعروف قليلا عن اثار هرمون الاستروجينعلي المرجانفسيولوجيا 46,47. ومع ذلك ، علي غيرها من لافقاريات البحرية ، مثل الإسفنج والقشريات والرخويات ، وأفيد ان هرمون الاستروجين تسبب العديد من الآثار السلبية التي تتعلق أساسا الإنجاب ، مثل التنمية و/أو تحفيز gametes ، والتغيير في الانزيميه إجراءات البروتين ، والمشاكل في العمليات الجنينية ، وغيرها48،49،50،51،52. وتبرز العواقب السلبية الناجمة عن تلوث EE2 ضرورة وضع نهج مستدامه لأزاله هذا المركب من البيئة دون التاثير علي الحياة البحرية.
وبموازاة ذلك ، فان النفط الذي يستاثر حاليا بحوالي 40 في المائة من مصادر الطاقة المستهلكة في العالم53، غالبا ما يحدث التلوث المزمن وانسكابات النفط بالقرب من مناطق الشعاب المرجانية11. وأفيد بان التلوث النفطي يسبب اثارا سلبيه في عده أنواع من الماشية البحرية والطيور والنباتات والبشر54،55،56،57. علي الشعاب المرجانية ، فانه يسبب التبييض ، ويقلل من مقاومه اليرقات إلى الإجهاد الحراري58، يعطل المجتمعات الميكروبية المرتبطة21، ويسبب نخر الانسجه. الاضافه إلى ذلك ، فان المشتتات الكيميائية ، وهي تقنيه لاستصلاح النفط تستخدمها شركات النفط عاده لاستصلاح الانسكابات ، هي أكثر سميه للشعاب المرجانية من النفط نفسه23. الكائنات المجهرية المفيدة المعزولة عن الشعاب المرجانية ، علي النقيض من ذلك ، معروفه للعب ادوار حاسمه علي صحة المضيف. ومع ذلك, التلاعب في هذه البروبيوتيك المحتملة يجب ان تستكشف بشكل أفضل من أجل التحقيق في الآثار الجانبية السلبية المحتملة والقدرات الايضيه التي يمكن فحصها لتحسين اللياقة البدنية للكائنات الحية. في هذا السياق ، وخصائص مثل النشاط المضادة للميكروبات ضد مسببات الامراض المرجانية ، وإنتاج الكاتلاز لمكافحه الاكسده ، والقدرة علي تدهور اليوريا (التي قد تكون لها ادوار هامه في عمليه التكلس) ، ووجود الجينات التي تمنح الخصائص المفيدة المحتملة ، من بين أمور أخرى ، يجب ان تكون محور التحقيق. هنا ، نعرض كيف يمكن استخدام المعالجة الحيوية والبروبيوتيك للتخفيف من اثار التلوث في ان معا وتعزيز صحة المرجان. ويمثل وضع نهج مبتكره يمكن استخدامها كتدخلات لزيادة ثبات الأنواع البحرية خطوه نحو كوكب أكثر استدامه وأكثر صحة.