Zemlja ne bi bila ovako živopisno mjesto bez fotosinteze, procesa koji koristi solarnu energiju da pokreće većinu hranidbenih lanaca na planeti.
Razne biljke, alge i cijanobakterije obavljaju ovu ulogu, ali malo koja to radi kao Prochlorococcus, organizam koji se smatra najzastupljenijim fotosintetskim bićem na Zemlji. Sićušan čak i za standarde cijanobakterija, ovaj morski mikrob ima ogroman utjecaj na svoje stanište i šire, doprinoseći gotovo trećini svjetske proizvodnje kisika i čineći vitalnu osnovu hranidbenih mreža.
Prema novoj studiji, međutim, Prochlorococcus i brojni organizmi koji od njega zavise mogli bi biti osjetljiviji na rastuće temperature okeana nego što se ranije mislilo.
Najrasprostranjenija fotosintetska bakterija
Prochlorococcus je raširen, nastanjuje više od 75 posto osunčanih površinskih voda. Najčešći je u tropskim područjima, gdje je dobro prilagođen toplim, siromašnim vodama.
„Daleko od obale u tropima, voda je ona svijetla, prekrasna plava jer u njoj ima vrlo malo života osim Prochlorococcusa“, objašnjava glavni autor studije François Ribalet, okeanograf sa Univerziteta u Washingtonu.
Zbog svoje sklonosti toplini, neki stručnjaci su pretpostavljali da bi Prochlorococcus mogao napredovati s rastom temperatura uzrokovanim sagorijevanjem fosilnih goriva i gubitkom ugljičnih ponora.
No, novo istraživanje baca sumnju na to – pokazujući da toplije nije uvijek i bolje za ovaj mikrob.
Idealna temperatura i granice
Njihov idealni temperaturni raspon je između 19 i 28 stepeni Celzijusa, navode autori. Mnoge tropske i suptropske vode, međutim, prema prognozama će u narednih 75 godina preći tu gornju granicu.
„Dugo su naučnici mislili da će Prochlorococcus odlično funkcionisati u budućnosti, ali u najtoplijim regijama oni zapravo ne stoje najbolje. To znači da će biti manje ugljika – manje hrane – za ostatak morskog hranidbenog lanca,“ kaže Ribalet.
Kako bi dobili tačniji uvid, Ribalet i kolege analizirali su 800 milijardi ćelija veličine Prochlorococcusa tokom 90 istraživačkih ekspedicija koje su trajale 13 godina.
Koristili su protočni citometar posebno razvijen za otkrivanje mikroskopskog fitoplanktona poput Prochlorococcusa. Ćelije su mjerili laserski, a zatim rezultate uporedili sa statističkim modelima rasta.
Stopa diobe ćelija varirala je prema geografskoj širini, a autori su promjene povezali s temperaturom vode, a ne s količinom svjetlosti ili hranjivih materija.
Mikrobi su najbolje napredovali u toploj vodi između 19 i 28 °C, ali su imali iznenađujuće teškoće u vodi toplijoj od 30 °C. Tada se dioba usporavala do trećine stope u poređenju s hladnijom vodom.
„Njihova tačka izgaranja je mnogo niža nego što smo mislili,“ kaže Ribalet.
Evolucijska slabost?
Tropska mora su siromašna hranjivim tvarima zbog topline, koja sprječava miješanje hranjivih tvari iz dubine. Prochlorococcus se adaptirao kroz evoluciju smanjivanjem veličine i zadržavanjem minimalnog genoma – svedenog na neophodne funkcije.
Međutim, to im je možda oduzelo drevne gene povezane sa stresnim odgovorima, što bi moglo ograničiti njihovu otpornost na ubrzano zagrijavanje okeana.
To bi moglo otvoriti prostor za Synechococcus, drugu grupu cijanobakterija koja dominira tropima zajedno s Prochlorococcusom. Synechococcus podnosi topliju vodu, ali mu je potrebno više hranjivih tvari. Ako zauzme prostor Prochlorococcusa, nije jasno kako će to utjecati na ostatak hranidbenih mreža.
„Ako Synechococcus preuzme dominaciju, nije sigurno da će se drugi organizmi moći povezati s njim na isti način na koji su to činili s Prochlorococcusom milionima godina,“ upozorava Ribalet.
Projekcije za budućnost
Studija pokazuje da bi do kraja stoljeća produktivnost Prochlorococcusa mogla pasti za 17% u tropima u umjerenom scenariju zagrijavanja, a za 51% u ekstremnijem scenariju. Globalno, pad bi mogao biti 10% u blažem, odnosno 37% u težem scenariju.
„Njihov geografski raspon će se proširiti prema polovima, na sjever i jug,“ kaže Ribalet. „Neće nestati, ali će se njihovo stanište pomjeriti.“
Autori ipak naglašavaju ograničenja studije, uključujući mogućnost da metodologija prikriva rijetke, otpornije sojeve.
„Ovo je najjednostavnije objašnjenje podataka koje trenutno imamo,“ kaže Ribalet. „Ako se pojave novi dokazi o sojevima otpornim na toplotu, to bi bilo sjajno otkriće. Pružilo bi nadu za ove ključne organizme.“