Nova naučna studija otkriva zabrinjavajuću mogućnost: mikroorganizmi koji su bili zamrznuti u arktičkom permafrostu i do 40.000 godina mogli bi se “probuditi” ako se ljeta na Arktiku dodatno produže. Kada ponovo postanu aktivni, ti mikrobi mogli bi početi proizvoditi ugljični dioksid i metan, stakleničke plinove koji bi dodatno ubrzali globalno zagrijavanje.
Istraživanje je objavljeno 23. septembra u časopisu Journal of Geophysical Research: Geosciences, a proveli su ga naučnici s Kalifornijskog instituta za tehnologiju (Caltech) i Univerziteta u Coloradu u Boulderu.
Prema njihovim podacima, mikrobi koji su mirovali još od posljednjeg ledenog doba, između 2,6 miliona i 11.700 godina, mogli bi se ponovo aktivirati u roku od samo nekoliko mjeseci ako se arktička klima nastavi zagrijavati sadašnjim tempom.
Kako se mikrobi “bude” iz leda
Permafrost, sloj tla, stijena i leda koji je neprekidno zamrznut najmanje dvije godine, pokriva oko 85% površine Aljaske. Iako se površinski sloj povremeno otapa tokom toplih perioda, drevni mikrobi nalaze se mnogo dublje, u slojevima koji se otapaju samo ako temperature ostanu visoke duže vrijeme.
„Možda imate samo jedan vruć dan tokom ljeta na Aljasci, ali ono što je mnogo važnije jeste produženje ljetne sezone, kada se toplina širi i na jesen i proljeće“, izjavio je dr. Tristan Caro, postdoktorski istraživač geobiologije na Caltechu i glavni autor studije.
Caro i njegov tim uzeli su uzorke iz istraživačkog tunela Permafrost Research Tunnel u blizini grada Fairbanksa, koji se proteže 15 metara ispod zemlje i više od 107 metara u dubinu permafrosta. Tunel nudi jedinstven pogled na život iz kasnog pleistocena, razdoblja koje je trajalo od 129.000 do 11.700 godina prije danas.
Tokom rada u tunelu, Caro je primijetio i fosilizirane kosti mamuta i bizona koje su virile iz ledenih zidova. „Prvo što osjetite kad uđete unutra je neugodan miris“, rekao je Caro. „Ali mikrobiolozima su takvi mirisi uzbudljivi jer obično znače da je u pitanju mikrobna aktivnost.“
Šta se događa kada se mikrobi otope
U laboratoriji su naučnici uzorke natopili vodom obogaćenom deuterijem, oblikom vodika s težim atomima, kako bi mogli pratiti aktivnost mikroba. Uzorci su zatim inkubirani na temperaturama od -4 °C, 4 °C i 12 °C, što simulira proljetne i ljetne uslove na Arktiku u budućnosti.
Nakon mjesec dana rezultati su pokazivali tek minimalnu aktivnost, samo 0,001% do 0,01% mikrobnih ćelija obnavljalo se svakodnevno. No, tokom narednih nekoliko mjeseci situacija se potpuno promijenila.
Zahvaljujući deuteriju, naučnici su mogli pratiti koliko vode mikrobi troše prilikom izgradnje masnih membrana svojih ćelija. Otkrili su da proizvode posebne masne kiseline (glikolipide), koje bi mogle biti povezane s procesima krioprezervacije, preživljavanja u ekstremno hladnim uslovima.
Nakon šest mjeseci eksperimenta, mikrobi izloženi temperaturama od 4 °C i 12 °C pokazali su dramatične promjene u strukturi i aktivnosti. Iako su bili manje raznoliki od savremenih mikroorganizama, bili su podjednako aktivni, pa čak su stvorili vidljive biofilmove, tanke slojeve sluzi koje se mogu vidjeti golim okom.
„Ovo sigurno nisu mrtvi uzorci“, naglasio je Caro.
Posljedice za klimu
Naučnici upozoravaju da bi ponovno buđenje drevnih mikroba moglo imati ogromne posljedice za globalnu klimu. Ti organizmi se hrane organskom materijom i tokom metabolizma proizvode ugljični dioksid i metan, dva najvažnija staklenička plina.
Kako se Arktik zagrijava dvostruko brže od ostatka planete, topljenje permafrosta postaje sve dublje i dugotrajnije, otvarajući put masovnom oslobađanju ugljika. Trenutno permafrost sjeverne hemisfere pohranjuje dvostruko više ugljika nego što ga ima u cijeloj Zemljinoj atmosferi.
Ako mikrobi u tim slojevima ponovo postanu aktivni, mogli bi pokrenuti opasnu povratnu petlju: otapanje oslobađa mikroorganizme, oni oslobađaju plinove koji dodatno zagrijavaju Zemlju, što uzrokuje još više otapanja.
„To je jedna od najvećih nepoznanica u razumijevanju klimatskih promjena“, upozorio je prof. Sebastian Kopf, suautor studije i vanredni profesor geoloških nauka na Univerzitetu Colorado Boulder. „Pitanje je kako će otapanje goleme količine zaleđenog tla, u kojem znamo da je pohranjeno ogromno bogatstvo ugljika, uticati na ekologiju tih područja i brzinu globalnog zagrijavanja.“
Istraživači ipak napominju da su analizirali mikrobe s jednog lokaliteta, pa bi mikrobi iz drugih područja mogli reagovati drugačije na porast temperatura.
„Postoji toliko permafrosta širom svijeta u Aljasci, Sibiru i drugim hladnim sjevernim regijama“, rekao je Caro. „Mi smo proučili tek jedan mali dio tog golemog sistema.“
Uprkos tome, rezultati studije jasno pokazuju da topljenje permafrosta nije samo geološki proces, već i biološka prijetnja, koja bi mogla promijeniti tok klimatskih promjena na planeti.