Login |  Nova registracija
|

Ledenjaci nestaju, a također bi mogli i mikrobni ekosustavi unutar njih Prirodne znanosti

Vrh Humboldt vrha u Venezueli. // Hendrick Sanchez putem Wikimedije/CC BY-SA 3.0

Na slici: Vrh Humboldt vrha u Venezueli. // Hendrick Sanchez putem Wikimedije/CC BY-SA 3.0

Dok klimatske promjene tope smrznute krajolike, znanstvenici žure otkriti sve što mogu o sitnim organizmima koji uspijevaju na ledu.

Bilo je teško pješačiti do glečera. Humboldt je drugi najviši planinski vrh u Venezueli i trebalo je tri dana da Andrés Yarzábal i njegovi kolege dođu do vrha. Suočili su se s lošim vremenom, jakim vjetrovima i kamenitim terenom, ali sada je cilj bio blizu. Ispred njih je ležala La Corona, koja se ponekad naziva i ledenjak Humboldt, jedan od posljednja dva glečera u cijeloj zemlji.

Inspiracija za posjet ovim glečerima pogodila je Yarzábala jednog dana kada je slučajno pogledao u njih dok se kretao prema svom automobilu. U to je vrijeme Yarzábal radio na Sveučilištu Anda u Méridi, planinskom gradu u Venezueli smještenom u sjevernom dijelu planina Anda. Yarzábal je molekularni mikrobiolog i zainteresiran je za ekstremofile - mikrobe koji uspijevaju u najtoplijim, najhladnijim i najnegostoljubivijim okruženjima na svijetu. Glečeri oko Méride predstavili su atraktivno mjesto za traženje izdržljivih organizama.

Prije nekoliko stoljeća glečeri su prekrili planinu debelim slojem leda. Mérida je nekoć bila poznata po obližnjim skijaškim natjecanjima i trgovcima ledom. Ali do 2012. godine, kada je Yarzábal pokrenuo svoju prvu ekspediciju, sve što je ostalo da ga dočeka na planini bila su dva mala ledena polja. Unatoč tome, Yarzábal i njegovi kolege trijumfirali su, uzimajući uzorke glečerskog leda - uzorke za koje su se nadali da će sadržavati život.

"Bila je to zaista nevjerojatna avantura", rekao je Yarzábal, sada na Katoličkom sveučilištu Cuenca u Ekvadoru.

Danas se ledenjaci diljem svijeta suočavaju s opasnošću sličnom La Coroni: svijet koji se zagrijava prijeti da će ih rastopiti. Ako glečeri nestanu, možda će i naša šansa da otkrijemo nova znanja i nabavimo nove medicinske ili poljoprivredne alate iz životnih oblika koje ovi jedinstveni krajolici podržavaju. U međuvremenu, znanstvenici poput Yarzábala žure kako bi prikupili, dokumentirali i razumijeli mikrobe otporne na hladnoću prije nego što bude prekasno.

Smrznuti dom

Elektronsko-mikroskopska slika bakterija ledenjaka (veliki i mali štapiči) prikupljenih na glečeru La Corona 2012. godine. // Luis Andrés Yarzábal
Na slici: Elektronsko-mikroskopska slika bakterija ledenjaka (veliki i mali štapiči) prikupljenih na glečeru La Corona 2012. godine. // Luis Andrés Yarzábal

Glečeri su u biti ogromni blokovi leda, frigidni i predosjećajni, a mi smo ih jednom smatrali jednostavno preekstremnima za skrivanje života. Sada, međutim, znamo da nisu samo naseljivi, već možda i jedan od glavnih ekosustava na Zemlji, s obzirom da pokrivaju 11% zemljine površine. Samo što su njihovi stanovnici sićušni mikrobi.

Novi mikrobi mogu stići na glečer pomoću vjetra ili na česticama prašine ili oborinama kao što su snježne pahuljice. S vremenom, prirodna selekcija i ekstremni uvjeti oblikovat će ove nove stanovnike glečera kako bi se bolje uklopili u njihov novi dom.

Na površini glečera, na primjer, neki mikrobi mogu preživjeti u malim bazenima tekuće vode, apsorbirajući energiju od sunčeve svjetlosti. Drugi, čiji su preci bili odneseni s površine strujom otopljene vode i poslani kroz pukotine u tamno ledeno središte ledenjaka, mogli su iznijeti životne niše u prostorima između kristala leda, izvlačeći kemijsku hranu iz prolazne vode. Potok otopljene vode može čak doći do planinskog temelja, gdje težina i usporeno kretanje leda iznad melje stijenu u prah, oslobađajući dovoljno hranjivih tvari da podrži ekosustav koji nikada nije vidio sunce.

U svakom od tih okruženja, mikrobi koji mogu prebroditi hladnoću će rasti i razvijati se, razvijajući nove oblike kritičnih enzima ili proteina koji mogu raditi čak i u okruženjima ispod nule. Prilagođeni svojoj okolini, ne samo da bi izdržali, već bi se i razmnožavali.

"Oni ne samo da preživljavaju", rekao je Alexandre Anesio, biogeokemičar sa Sveučilišta Aarhus u Danskoj koji proučava kako ledeni mikrobi rastu i oblikuju svoje ledeno okruženje. "Oni rastu, oni napreduju." Neki mogu evoluirati tako da se uvijek nalaze samo u ledu - ovisni o glečeru kao što je tropska biljka o tropskoj šumi. Prema Anesiju, glečer je biomasa koliko i šuma ili savana, samo s manjkom lavova i medvjeda. Anesio je, sa svoje strane, posebno zainteresiran za ekologiju ledenjaka i proučava mikrobe koji žive na površini ledenjaka, kako rastu i što može ograničiti njihov rast.

Postoji mnogo razloga zbog kojih znanstvenici proučavaju glacijalne organizme. Neki istraživači istražuju prijetnju drevnog patogena koji nastaje iz dubokog zamrzavanja. Drugi gledaju na glacijalne mikrobe kao na opunomoćenike za oblike života koje bismo mogli pronaći na drugim svjetovima. Na primjer, NASA je istraživala mikroskopski život na glečerima Kilimandžara. Razmišljanje kaže da ako mikrobi mogu procvjetati u srcu zemaljskog glečera, možda slični organizmi mogu postojati zarobljeni u ledenim marsovskim polovima ili ledenim Jupiterovim mjesecima.

Jedan od Yarzábalovih glavnih razloga za proučavanje glacijalnih mikroba je vidjeti drže li tajne koje bi mogle pomoći alpskim poljoprivrednicima ovdje na Zemlji.

Oko Méride, i doista, većeg dijela andskog područja, hladnoća i čimbenici poput nestašice hranjivih tvari mogu uzeti danak u rastu usjeva. Živi mikroorganizmi koji se nazivaju bio-gnojiva mogu pomoći biljkama da napreduju, ali postojeće često koči hladnoća. Mikrobi iz ledenjaka Mérida mogu proizvesti spojeve koji bi pomogli biljkama da prežive i uzimaju hranjive tvari. Ako je tako, to bi moglo pomoći u poticanju poljoprivredne proizvodnje u lokalnim i u drugim alpskim sredinama, poput onih koji se nalaze na Himalaji.

U studiji, Yarzábalova grupa uzela je četiri obećavajuća soja bakterija iz Méridinih ledenjaka i uzgojila ih u laboratoriju. Zatim su uzeli sjemenke pšenice i obložili sjeme otopinom koja sadrži te bakterije, obavijajući sjeme u tankoj ljusci mikroba poput proizvođača slatkiša koji bi bademe obložili tekućom čokoladom.

Te tretirane sjemenke pšenice (zajedno s kontrolnom skupinom bez bakterija) zatim su posijane u sterilnom tlu u komori kontroliranoj temperaturom. Kao dodatni izazov, znanstvenici su ponovno učinili istu stvar, ali i dodali patogen koji uzrokuje biljne bolesti u tlo. Bi li ledeni mikrobi pomogli biljkama da bolje rastu na hladnoći? Bi li zaštitili biljke od napadača? Znanstvenici su čekali da vide.

Bioprospekcija

Ledeni krajolik Grenlanda. // Denis Burdin/Shutterstock

Na slici: Ledeni krajolik Grenlanda. // Denis Burdin/Shutterstock

Praksa traženja ekstremnih okruženja za nove, uzbudljive spojeve ili lijekove spada u ono što se naziva bioprospekcija. I doista, od vrućih izvora do kiselih jezera, ekstremna okruženja na Zemlji bila su bogat izvor korisnih spojeva.

Najistaknutiji bi vjerojatno bio spoj nazvan Taq DNA polimeraza, spoj koji se koristi u velikom dijelu moderne biološke znanosti, a koji je pronađen u toplinskom soju bakterija koje mogu preživjeti u gejzirima Nacionalnog parka Yellowstone.

Glečeri su se također pokazali kao bogat izvor spojeva. Zbog ekstremne hladnoće i drugih hirova glacijalnog života, enzimi iz glacijalnih mikroba mogu doći s novim sposobnostima, poput nastavka rada čak i na niskim temperaturama gdje bi normalni enzimi prestali. Ili ih lako može deaktivirati čak i blaga toplina, dajući kemičarima jednostavan prelazak na kemijsku reakciju.

Prethodno otkriveni spojevi iz ledenjaka ili drugih prohladnih okruženja već su se pojavili u deterdžentima perilice rublja, sastojcima za pečenje kruha, sladoledima i kozmetici. Oni su također korišteni u više ezoteričnih proizvoda koje prosječni potrošač možda nikada neće vidjeti ili prepoznati, ali koji nude istraživačima biotehnologije mogućnost podešavanja molekule na jednostavan način. Ta bi sposobnost mogla imati ključnu ulogu u sljedećem cjepivu ili lijeku.

I može postojati bogatstvo novih spojeva i primjena koje čekaju da budu otkrivene ili usavršene.

U laboratoriju, Yarzábalova grupa je pustila sjemenje pšenice da raste 16 dana prije nego što su ih iskopali. Sudeći po duljini korijena i izdanaka sadnice, otkrili su da su sadnice pšenice koje su tretirane glacijalnim bakterijama doista izgledale zdravije od svojih vršnjaka. Čak su i sadnice koje su bile izložene bolesti bolje prošle. Kada je tim dalje istraživao, činilo se da su bakterije možda olakšale biljkama da uzmu fosfor, potrebnu hranjivu tvar, dok je neki spoj koji proizvode bakterije otjerao patogene. To je bio dokaz da mikrobi izolirani iz ledenjaka mogu, doista, pomoći biljkama da rastu.

Resurs koji nestaje

Nažalost, uzorci koji su doveli do ovog otkrića mogu biti neki od posljednjih koji su ikada prikupljeni s venezuelanskih ledenjaka. Kako su se klimatske promjene nastavile, glečeri u Venezueli su gotovo nestali. Jedan od posljednja dva glečera je potpuno nestao. Drugi, La Corona, pao je na oko jednu dvadesetinu kvadratnog kilometra, na temelju očitanja iz 2019, za razliku od jedne četvrtine iz 2009.

Venezuela nije jedina zemlja na rubu gubitka ledenih polja. Tropski i planinski ledenjaci drugdje, poput onih u Indoneziji, također nestaju. I dok debeli ledenjaci još uvijek postoje - dapače, Grenland i Antarktika još uvijek su prekriveni debelim ledenim pločama - ukupna slika je strašna. Rad u časopisu Nature iz travnja 2021. godine otkrio je da gotovo svi ledenjaci gube masu i gube masu brže nego prije (www.nature.com/articles/s41586-021-03436-z).

"Već smo napravili pravi jaz u ukupnom ledu ledenjaka na zemlji", rekao je Richard Alley, geolog u Penn Stateu i stručnjak za globalne ledenjake.

"Već smo napravili pravi jaz u ukupnom ledu ledenjaka na zemlji", rekao je Richard Alley, geolog u Penn Stateu i stručnjak za globalne ledenjake.

Ironično, mikrobi koji ovise o glečerima možda igraju ulogu u njihovoj smrti.

Anesio sa Sveučilišta Aarhus rekao je da se priprema za nadolazeće putovanje na Grenland, gdje će on i njegova grupa kampirati visoko na ledenim pločama unutrašnjosti kako bi proučili tu mogućnost. Prvi članovi grupe i njihove zalihe već su krenuli na put, prvo brodom do obalnog grada Qaqortoqa, a zatim helikopterom do leda.

Na glečeru, Anesio će pokušati razumjeti površinske mikrobe i kako oni rastu. Satelitske snimke su pokazale da grenlandska ledena ploča postaje sve tamnija. Tamne boje apsorbiraju više sunčeve energije od svijetlih, što bi moglo zagrijati glečer i učiniti da se brže otopi. A mikrobi, koji koriste pigmente da apsorbiraju sunčevu energiju, tamniji su od okolnog leda. Znači li to da glacijalne alge mogu ubrzati otapanje ledenjaka? Razumijevanje kako rastu, što ih koči i što se možda mijenja moglo bi pomoći odgovoriti na ovo pitanje.

Nažalost, za one koji rade u Venezueli, klimatske promjene nisu bile jedini problem.

U posljednjih nekoliko desetljeća zemlju potresaju političke, gospodarske i humanitarne krize. Godine 2014., potaknuti visokim stopama nasilja i ubojstava u zemlji, Yarzábal i njegova obitelj prihvatili su poziv za preseljenje iz Venezuele u Ekvador.

Od tada je više od 5 milijuna ljudi pobjeglo iz Venezuele od nasilja, političke nestabilnosti i hiperinflacije.

Ova kriza također je utjecala na znanost, zatvarajući obrazovne i istraživačke operacije u zemlji. Neki od Yarzábalovih kolega koji odlaze na glečere ostali su na Sveučilištu Anda u Méridi, ali s malo resursa, njihova sposobnost proučavanja posljednjih dana venezuelskih ledenjaka je ograničena.

Uzorci koje je Yarzábal prikupio na tom pješačenju 2012. godine još uvijek se čuvaju u ultrahladnom zamrzivaču, ali Yarzábal je zabrinut da bi ih nestašica električne energije mogla dovesti u stvarnu opasnost da budu odmrznuti i zauvijek izgubljeni.

"Ovo je primjer kako političke mjere mogu doista utjecati na znanost", rekao je Yarzábal. "Nećemo imati drugu priliku. Glečeri su već nestali."

Za komentiranje trebate biti prijavljeni. Prijavite se ili se registrirajte kao novi član.

Molimo Vas da ne šaljete neprimjerene komentare.

Ovaj tekst još nije komentiran. Budi prvi.