Μικρόβια που έχουν αιωρηθεί στο μόνιμα παγωμένο έδαφος για έως και 40.000 χρόνια θα μπορούσαν να «ξυπνήσουν ξανά» και να αρχίσουν να παράγουν αέρια θερμοκηπίου εάν τα καλοκαίρια της Αρκτικής παραταθούν πολύ περισσότερο, σύμφωνα με νέα έρευνα.
Αδρανή μικρόβια μπορούν να αναγεννηθούν
Υπό μελλοντικές κλιματικές συνθήκες, τα μικρόβια που ήταν αδρανή από την τελευταία εποχή των παγετώνων (2,6 εκατομμύρια έως 11.700 χρόνια πριν) μπορεί να χρειαστούν μόνο λίγους μήνες για να επανενεργοποιηθούν, σύμφωνα με μελέτη που δημοσιεύτηκε στις 23 Σεπτεμβρίου στο Journal of Geophysical Research: Geosciences. Εάν το κάνουν αυτό έστω και για ένα μέρος του έτους, οι επιστήμονες προειδοποιούν ότι αυτό θα μπορούσε να προκαλέσει έναν βρόχο ανάδρασης που θα επιταχύνει την απόψυξη του μόνιμα παγωμένου εδάφους και την υπερθέρμανση του πλανήτη.
Το μόνιμα παγωμένο έδαφος είναι ένα μείγμα εδάφους, βράχων και πάγου που έχει παγώσει σε στερεά κατάσταση για τουλάχιστον δύο συνεχόμενα χρόνια. Ένα κύμα θερμότητας μπορεί να ξεπαγώσει το ανώτερο στρώμα του μόνιμα παγωμένου εδάφους, γνωστό ως ενεργό στρώμα, αλλά αρχαία μικρόβια κρύβονται πολύ βαθύτερα, σε στρώματα που ξεπαγώνουν μόνο εάν οι θερμοκρασίες αυξηθούν σημαντικά και για παρατεταμένες περιόδους. Για τη νέα μελέτη, οι ερευνητές ταξίδεψαν στην Αλάσκα, όπου το μόνιμο στρώμα πάγου βρίσκεται πίσω από το 85% της γης.
«Μπορεί να έχετε μια μόνο ζεστή μέρα το καλοκαίρι της Αλάσκας, αλλά αυτό που έχει πολύ μεγαλύτερη σημασία είναι η επιμήκυνση της θερινής περιόδου σε σημείο που αυτές οι θερμές θερμοκρασίες επεκτείνονται στο φθινόπωρο και την άνοιξη», δήλωσε σε δήλωσή του ο επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης Tristan Caro, μεταδιδακτορικός ερευνητής γεωβιολογίας στο Caltech.
Οι στόχοι της έρευνας
Ο Caro και οι συνάδελφοί του συνέλεξαν δείγματα από τη σήραγγα έρευνας για το μόνιμο στρώμα πάγου κοντά στο Fairbanks. Η σήραγγα βρίσκεται 15 μέτρα κάτω από το έδαφος και εκτείνεται σε βάθος μεγαλύτερο από 107 μέτρα μέσα στο μόνιμα παγωμένο έδαφος, προσφέροντας μια ματιά στη ζωή κατά την ύστερη Πλειστόκαινο εποχή (129.000 έως 11.700 χρόνια πριν).
Στόχος τους ήταν να προσδιορίσουν τους ρυθμούς αναζωογόνησης και ανάπτυξης των μικροβίων που ζούσαν κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου. Αλλά καθώς ο Κάρο έμπαινε στη σήραγγα, παρατήρησε επίσης οστά μαμούθ και βίσωνα να προεξέχουν από τα παγωμένα τοιχώματα, σύμφωνα με την ανακοίνωση.
«Το πρώτο πράγμα που παρατηρείς όταν μπαίνεις εκεί μέσα είναι ότι μυρίζει πολύ άσχημα», δήλωσε ο Κάρο, ο οποίος διεξήγαγε την έρευνα ως μεταπτυχιακός φοιτητής στο Πανεπιστήμιο του Κολοράντο στο Μπόλντερ. «Για έναν μικροβιολόγο, αυτό είναι πολύ συναρπαστικό γιατί οι ενδιαφέρουσες μυρωδιές είναι συχνά μικροβιακές».
Πίσω στο εργαστήριο, οι ερευνητές έβρεξαν τα δείγματα σε νερό που περιείχε ασυνήθιστα βαριά άτομα υδρογόνου, γνωστά και ως δευτέριο. Στη συνέχεια, επώασαν τα δείγματα σε ψυγεία ρυθμισμένα στους - 4, 4 και 12 βαθμούς Κελσίου και τα εξέταζαν τακτικά για αλλαγές στη μικροβιακή δραστηριότητα.
"Θέλαμε να προσομοιώσουμε τι συμβαίνει σε ένα καλοκαίρι στην Αλάσκα, υπό μελλοντικές κλιματικές συνθήκες όπου αυτές οι θερμοκρασίες φτάνουν σε βαθύτερες περιοχές του μόνιμα παγωμένου εδάφους", είπε ο Caro.
Έναν μήνα μετά την έναρξη του πειράματος, η ομάδα δεν παρατήρησε μεγάλη αλλαγή, ακόμη και στα δύο θερμότερα δείγματα. Μια χούφτα μικροβίων είχε ξυπνήσει από τον μακρύ ύπνο τους, αλλά μόνο το 0,001% έως 0,01% των κυττάρων αντικαθίσταντο καθημερινά από νέα, ενεργά.
Στους μήνες που ακολούθησαν, ωστόσο, όλα άλλαξαν. Το δευτέριο στα δείγματα επέτρεψε στους ερευνητές να παρακολουθήσουν πόσο νερό κατανάλωναν τα μικρόβια για να χτίσουν τις λιπαρές μεμβράνες γύρω από τα κύτταρά τους. Αυτό αποκάλυψε ότι οι αρχαίοι οργανισμοί παρήγαγαν κατά προτίμηση λιπαρά οξέα που ονομάζονται γλυκολιπίδια, τα οποία οι ερευνητές πιστεύουν ότι μπορεί να εμπλέκονται στην κρυοσυντήρηση.
Έξι μήνες μετά την έναρξη του πειράματος, τα μικρόβια που επωάστηκαν στους 39 F και 54 F είχαν υποστεί «δραματικές» αλλαγές στη δομή και τα επίπεδα δραστηριότητας της κοινότητας, σύμφωνα με τη μελέτη. Τα δείγματα ήταν λιγότερο ποικίλα από τα ενεργά στρώματα του μόνιμα παγωμένου εδάφους, αλλά τα μικρόβια ήταν εξίσου δραστήρια με τα πιο σύγχρονα αντίστοιχά τους, παράγοντας ακόμη και γλοιώδεις δομές που ονομάζονται βιοφίλμ και ήταν ορατά με γυμνό μάτι.
Ένα μεγάλο κανάλι στο μόνιμα παγωμένο έδαφος στην Αλάσκα έχει λιώσει.
Τα αποτελέσματα έχουν επιπτώσεις για την Αρκτική και το κλίμα της Γης γενικότερα, επειδή τα μικρόβια στο μόνιμα παγωμένο έδαφος επιβιώνουν με οργανική ύλη, την οποία μετατρέπουν σε διοξείδιο του άνθρακα και μεθάνιο. Οι παγκόσμιες θερμοκρασίες αυξάνονται ταχύτερα στην Αρκτική από οπουδήποτε αλλού στον κόσμο, λιώνοντας το μόνιμα παγωμένο έδαφος με ανησυχητικούς ρυθμούς και για αυξανόμενα χρονικά διαστήματα. Καθώς τα καλοκαίρια της Αρκτικής μεγαλώνουν και οι θερμοκρασίες αυξάνονται στα βαθύτερα στρώματα, αποικίες αρχαίων μικροβίων θα μπορούσαν να ξυπνήσουν και να αρχίσουν να εκπέμπουν άνθρακα.
Το μόνιμα παγωμένο έδαφος στις βόρειες περιοχές περιέχει επί του παρόντος περίπου διπλάσιο άνθρακα από την ατμόσφαιρα της Γης, επομένως οι απελευθερώσεις μεγάλης κλίμακας θα μπορούσαν να συμβάλουν σημαντικά στην κλιματική αλλαγή. Αυτό θα επιτάχυνε την απόψυξη του μόνιμα παγωμένου εδάφους, πυροδοτώντας έναν φαύλο κύκλο θέρμανσης, περισσότερης απόψυξης και περισσότερης θέρμανσης.
«Είναι ένα από τα μεγαλύτερα άγνωστα στις κλιματικές αντιδράσεις», δήλωσε ο συν-συγγραφέας της μελέτης Sebastian Kopf, αναπληρωτής καθηγητής γεωλογικών επιστημών στο Πανεπιστήμιο του Κολοράντο στο Μπόλντερ. «Πώς θα επηρεάσει η απόψυξη όλου αυτού του παγωμένου εδάφους, όπου γνωρίζουμε ότι υπάρχουν αποθηκευμένοι τόνοι άνθρακα, την οικολογία αυτών των περιοχών και τον ρυθμό της κλιματικής αλλαγής;»
Αλλά η μελέτη εξέτασε μόνο αρχαία μικρόβια από μία τοποθεσία, και τα μικρόβια σε άλλες περιοχές μπορεί να αντιδρούν διαφορετικά στην υπερθέρμανση, σημείωσαν οι ερευνητές.
www.worldenergynews.gr
