Σε μια άνευ προηγουμένου ανακάλυψη, μια ομάδα γεωλόγων και βιολόγων, με επικεφαλής ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Κολοράντο Μπόουλντερ (University of Colorado Boulder), κατάφερε να αναβιώσει αρχαία μικρόβια που παρέμεναν εγκλωβισμένα μέσα στον πάγο του μόνιμα παγωμένου υπεδάφους (περμαφρόστ) για έως και 40.000 χρόνια.
Αυτό το εξαιρετικό επίτευγμα υπογραμμίζει το
δυναμικό – και σε μεγάλο βαθμό
ανεκμετάλλευτο – οικοσύστημα που είναι παγωμένο κάτω από μεγάλο μέρος του
βόρειου ημισφαιρίου της Γης, έγραψε το Science Magazine.
Το περμαφρόστ, ένα στρώμα μόνιμα παγωμένου εδάφους, πάγου
και βράχου, καλύπτει σχεδόν το ένα τέταρτο του χερσαίου Βόρειου Ημισφαιρίου.
Λειτουργεί ως ένα βαθύ ψυγείο-“αρχείο”, διατηρώντας οργανική ύλη και
μικροοργανισμούς σε κατάσταση αναστολής λειτουργίας επί χιλιετίες.
Πειραματική διαδικασία και «επίγνωση» του κλίματος
Τα μικρόβια, που θεωρούνταν αδρανή ή εξαφανισμένα,
επανήλθαν στη ζωή μέσω ενός προσεκτικά σχεδιασμένου πειράματος που προσομοίαζε
τις μελλοντικές συνθήκες του Αρκτικού καλοκαιριού, αποκαλύπτοντας
συγκλονιστικές επιπτώσεις για την κατανόησή μας των βρόχων ανάδρασης της
κλιματικής αλλαγής.
Η ερευνητική ομάδα χρησιμοποίησε δείγματα που εξήχθησαν
από τη Σήραγγα Περμαφρόστ του Στρατού των ΗΠΑ κοντά στο Φέρμπανκς της Αλάσκας –
μια μοναδική υπόγεια εγκατάσταση που εκτείνεται σε βάθος άνω των 100 μέτρων
μέσα στο παγωμένο έδαφος. Τα τοιχώματα της σήραγγας είναι γεμάτα με αρχαία
οργανικά ευρήματα, συμπεριλαμβανομένων οστών μαμούθ.
Για να μιμηθούν τα μελλοντικά σενάρια τήξης λόγω της
συνεχιζόμενης κλιματικής αλλαγής, οι επιστήμονες επώασαν αυτά τα δείγματα σε
θερμοκρασίες που θυμίζουν τα ζεστά καλοκαίρια της Αλάσκας, συγκεκριμένα από 4
έως 12 βαθμούς Κελσίου.
Αυτό το εύρος θερμοκρασίας είναι κρίσιμο, καθώς
προσομοιάζει τις συνθήκες στις οποίες το αποψυγμένο περμαφρόστ θα μπορούσε να
φιλοξενήσει ενεργή μικροβιακή ζωή, αυξάνοντας τη δυνατότητα εκπομπής αερίων του
θερμοκηπίου όπως το διοξείδιο του άνθρακα και το μεθάνιο.
Η «αργή αφύπνιση» των αρχαίων μικρο-οργανισμών
Οι αρχικές παρατηρήσεις έδειξαν ότι αυτά τα αρχαία
μικρόβια επανέλαβαν τη δραστηριότητά τους με αργούς ρυθμούς: Μόνο περίπου ένα
στα 100.000 κύτταρα διαιρούνταν καθημερινά κατά τους πρώτους μήνες.
Αυτός ο ρυθμός έρχεται σε έντονη αντίθεση με τα τυπικά
βακτήρια εργαστηρίου που μπορούν να διπλασιαστούν μέσα σε λίγες ώρες,
υποδεικνύοντας μια κατάσταση ακραίας αδράνειας και μια πολύ αργή επανεκκίνηση
του μεταβολισμού.
Ωστόσο, καθώς περνούσαν οι μήνες – περίπου στο εξάμηνο –
οι μικροβιακές κοινότητες άρχισαν να αναπτύσσονται πιο έντονα, με την εμφάνιση
ορατών σχηματισμών στρώσεων «βιοφίλμ» – σημάδι ενεργούς δημιουργίας αποικιών.
Αυτά τα ευρήματα υποδηλώνουν ότι η μικροβιακή αναβίωση
στο περμαφρόστ που λιώνει είναι μια σταδιακή διαδικασία που εκτείνεται πέρα από
τις εποχιακές θερμοκρασιακές «κορυφές» – τις ανώτατες τιμές. Αντί για άμεση
«άνθιση» των μικροβίων, το οικοσύστημα υφίσταται μια παρατεταμένη, αργή αφύπνιση.
Η «καθυστερημένη» απόκριση είναι ζωτικής σημασίας για τα
κλιματικά μοντέλα, καθώς υποδηλώνει ότι ο χρονισμός και το μέγεθος των εκπομπών
αερίων του θερμοκηπίου από τη μικροβιακή αποσύνθεση μπορεί να είναι πιο σύνθετα
και εκτεταμένα από ό,τι υπολογιζόταν προηγουμένως.
Κρίσιμες επιπτώσεις στον παγκόσμιο κύκλο άνθρακα
Η ευρύτερη σημασία αυτής της έρευνας έγκειται στις
επιπτώσεις της στον παγκόσμιο κύκλο του άνθρακα και τη χημεία της ατμόσφαιρας.
Το περμαφρόστ περιέχει τεράστια αποθέματα οργανικού άνθρακα
που έχουν συσσωρευτεί επί χιλιετίες, και η μικροβιακή αποσύνθεση που
προκαλείται από την τήξη θα μπορούσε να μετατρέψει αυτά τα αποθέματα σε αέρια
που θερμαίνουν το κλίμα.
Αυτό δημιουργεί έναν βρόχο ανάδρασης όπου η θέρμανση
επιδεινώνει τη μικροβιακή δραστηριότητα, η οποία με τη σειρά της επιταχύνει την
απελευθέρωση αερίων του θερμοκηπίου, εντείνοντας περαιτέρω την υπερθέρμανση του
πλανήτη.
Ο Σεμπάστιαν Κοπφ, καθηγητής γεωλογικών επιστημών και
συν-συγγραφέας της μελέτης, τονίζει την επείγουσα ανάγκη για αποκωδικοποίηση
αυτών των αλληλεπιδράσεων.
Η μελέτη ρίχνει φως σε μία από τις σημαντικότερες
αβεβαιότητες στην κλιματική επιστήμη – το πώς οι βρόχοι ανάδρασης του
περμαφρόστ που λιώνει θα επηρεάσουν τη συνολική κλιματική πορεία.
Αν και οι μικροβιακές αποικίες που αναβίωσαν δεν φάνηκε
να αποτελούν γνωστές απειλές για την ανθρώπινη υγεία, οι ερευνητές τήρησαν
αυστηρά πρωτόκολλα περιορισμού λόγω της αινιγματικής φύσης αυτών των αρχαίων
οργανισμών: Η ανθεκτικότητά τους εγείρει βαθιά ερωτήματα σχετικά με τη
μικροβιακή μακροζωία.