Επαναστατικά ευρήματα για 3.000 χρόνια εποχικών αλλαγών - Πως τα μικρόβια της Ανταρκτικής αποκαλύπτουν εξαιρετικές στρατηγικές εποχιακής προσαρμογής
Ερευνητικές μελέτες στην Ανταρκτική παρουσίασαν πρόσφατα επαναστατικά ευρήματα σχετικά με τον μυστικό εποχιακό κύκλο των περιοχών της Ανταρκτικής μέσω πολικών πειραμάτων, τα οποία αξιολόγησαν τη μελέτη των θαλάσσιων πάγων καθώς και των μικροσκοπικών οργανισμών.
Σύμφωνα με το Econews οι πρώτες λεπτομερείς μελέτες για την προσαρμογή της μονοκύτταρης ζωής στις ακραίες εποχιακές αλλαγές στον Νότιο Ωκεανό έγιναν από ερευνητές του Πανεπιστημίου της Ουάσιγκτον, οι οποίοι έπρεπε να εργασθούν έναν χειμώνα απόλυτου σκοταδιού τον Μάρτιο, τον Οκτώβριο και όλο το καλοκαίρι χωρίς μια μέρα ηλιοφάνειας.
Υπάρχει ένας παράξενος εποχιακός κύκλος στα παγωμένα νερά της Ανταρκτικής. Ο ήλιος ανατέλλει για λίγο μόνο κατά τη διάρκεια του χειμώνα, μεταξύ Μαρτίου και Οκτωβρίου. Όταν σχηματίζεται ο θαλάσσιος πάγος, αποβάλλει άλατα, σχηματίζοντας χειμερινές τσέπες υπερβολικά αλμυρής άλμης στις οποίες επιβιώνουν τα μικρόβια κατά τη διάρκεια του χειμώνα. Κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού, ο θαλάσσιος πάγος λιώνει όλο το εικοσιτετράωρο, δημιουργώντας θερμότερο και πιο φρέσκο νερό στην επιφάνεια.
Ένα μεγάλο μέρος της φωτοσυνθετικής ζωής του Νότιου Ωκεανού ζει σε αυτό το μακρινό οικοσύστημα. Η νέα έρευνα του Πανεπιστημίου της Ουάσινγκτον είναι η πρώτη προσπάθεια να μετρηθούν οι αλλαγές στον τρόπο με τον οποίο τα φύκια του θαλάσσιου πάγου και άλλοι μονοκύτταροι οργανισμοί ανταποκρίνονται σε αυτούς τους εποχιακούς ρυθμούς, ως ένδειξη για το τι θα μπορούσε να συμβεί καθώς το περιβάλλον αλλάζει λόγω της κλιματικής αλλαγής.
Κυτταρικοί μηχανισμοί προστατεύουν τη μικροσκοπική ζωή στην Ανταρκτική
Τα ευρήματα υποδεικνύουν τους τρόπους με τους οποίους τα μονοκύτταρα φύκια αντιμετωπίζουν το μεταβαλλόμενο περιβάλλον τους. Όταν η θερμοκρασία μειώνεται, το κύτταρο παράγει κρυοπροστατευτικά, όπως αντιψυκτικό, για να μην κρυσταλλώνεται το κυτταρικό υγρό, και οι περισσότερες από τις κοινές κρυοπροστατευτικές πρωτεΐνες είναι κοινές με πολλές μικροβιακές μορφές ζωής.
Ανθεκτικοί στο περιβάλλον οι πολικοί οργανισμοί
Οι πολικοί ωκεανοί είναι σημαντικοί στα παγκόσμια ωκεάνια ρεύματα, καθώς και στη διατήρηση των θαλάσσιων οικοσυστημάτων. Τα μικρόβια βρίσκονται στη βάση του τροφικού πλέγματος που υποστηρίζει άλλες μεγάλες μορφές ζωής. Οι πολικοί ωκεανοί αποτελούν ένα μεγάλο μέρος του νερού του κόσμου, το οποίο είναι εξαιρετικά παραγωγικά νερά που συμβάλλουν στην παρουσία μεγάλων μαζών κριλ, των φαλαινών που επισκέπτονται για να φάνε το κριλ, και είτε πολικών αρκούδων είτε πιγκουίνων.
Η μικροζωή είναι επίσης σημαντική για το κλίμα, καθώς τα μικρά πλάσματα κάνουν σιωπηλά τη φωτοσύνθεση και απορροφούν άνθρακα από τον αέρα. Τα πολικά φύκια είναι ιδιαίτερα αποτελεσματικά στην παραγωγή ενώσεων που περιέχουν θείο, οι οποίες δίνουν στις παραλίες τη χαρακτηριστική τους μυρωδιά, και όταν μεταφέρονται στον αέρα κατά τη διάρκεια του ψεκασμού στη θάλασσα, ενθαρρύνουν τη δημιουργία νεφών που μπορούν να μειώσουν τη διείσδυση των ηλιακών ακτίνων.
Οι μηχανισμοί ισορροπίας αλατιού διασφαλίζουν την επιβίωση των μικροβίων
Δεδομένου ότι η αλατότητα ποικίλλει, για να αποφευχθεί είτε η ρήξη στο γλυκό νερό είτε η ξήρανση σε μια αλμυρή ατμόσφαιρα, τα κύτταρα προσαρμόζουν την ποσότητα των οργανικών ενώσεων που μοιάζουν με αλάτι. Τα περισσότερα από αυτά τα μόρια έχουν διπλό σκοπό: να παρέχουν κρυοπροστατευτικά για να σταθεροποιήσουν την κατάσταση μέσα και έξω από το κύτταρο, ώστε να επιτευχθεί ισορροπία νερού.
Επιπτώσεις από την κλιματική αλλαγή
Αυτά τα ευρήματα δείχνουν ότι η δομή της κοινότητας σε κάθε ένα από τα δείγματα δεν επηρεάστηκε από αλλαγές στις βραχυπρόθεσμες συνθήκες θερμοκρασίας και αλατότητας, αλλά άλλαξε την παραγωγή προστατευτικών μορίων. Διάφορα είδη μικροβίων ανταποκρίθηκαν ομοιόμορφα σε μεταβαλλόμενες συνθήκες. Αυτό θα πρέπει να διευκολύνει τη μοντελοποίηση της μελλοντικής αντίδρασης στην κλιματική αλλαγή. Αυτή η έρευνα αποκαλύπτει τις αντιδράσεις των οργανισμών στο κάτω μέρος της τροφικής αλυσίδας, κάτι που θα είχε μεγάλη σημασία για τον προσδιορισμό των πιθανών αλλοιώσεων ολόκληρου του τροφικού πλέγματος στην κλιματική αλλαγή.
Τα μικροσκοπικά φύκια παρουσιάζουν περίτεχνες στρατηγικές επιβίωσης, αναπτύσσοντας αντιψυκτικές ουσίες και αλλάζοντας τη συγκέντρωση αλατιού για να επιβιώσουν σε σκληρά περιβάλλοντα. Η γνώση αυτών των εποχιακών προσαρμογών μπορεί να είναι σημαντική για την πρόβλεψη του πώς η κλιματική αλλαγή θα μπορούσε να επηρεάσει τα τροφικά πλέγματα της Ανταρκτικής, συμπεριλαμβανομένων των πιο μικροσκοπικών ζωντανών οργανισμών σε μονοκύτταρη μορφή, και των μεγαλύτερων θαλάσσιων θηλαστικών που τρέφονται με αυτό το εύφορο πολικό βιότοπο.
