Sićušni su, ali od njih zavise celi ekosistemi: Ovim organizmima preti POMOR zbog vrelih okeana

Među najmanjim živim bićima u okeanu nalazi se grupa jednoćelijskih mikroba zvanih Prochlorococcus. Ove cijanobakterije, poznate i kao plavo-zelene alge, i obezbeđuju hranljive materije za životinje duž celog lanca ishrane. Više od 75% površinskih voda vrvi od Prochlorococcusa, ali kako temperature okeana rastu, istraživači strahuju da bi voda mogla postati previše topla i da im preti pomor, piše EurekAlert!

Prochlorococcus je najzastupljeniji fotosintetički organizam u okeanu, koji obavlja 5% globalne fotosinteze. Pošto Prochlorococcus uspeva u tropskim predelima, istraživači su predviđali da će se dobro prilagoditi globalnom zagrevanju. Umesto toga, nova studija otkriva da Prochlorococcus preferira vodu temperature između 19 i 30 stepeni Celzijusa i ne toleriše kada je mnogo toplija. Klimatski modeli predviđaju da će temperature suptropskih i tropskih okeana premašiti taj prag u narednih 75 godina.

Preporučujemo

- Dugo su naučnici mislili da će Prochlorococcus imati dobru budućnosti, ali u najtoplijim regionima ne snalaze se tako dobro, što znači da će biti manje ugljenika i manje hrane za ostatak morskog lanca ishrane - rekao je Fransoa Ribale, naučni saradnik i profesor okeanografije na Univerzitetu Vašingtona, koji je vodio studiju.

Njihovi rezultati objavljeni su u žurnalu Nature Microbiology.

Laboratorija i okeansko okruženje

U poslednjih 10 godina, Ribale i njegove kolege su se otisnuli na skoro 100 istraživačkih krstarenja kako bi proučavali Prochlorococcus. Njegov tim je analizirao približno 800 milijardi ćelija veličine Prochlorococcusa na putu od preko 240.000 kilometara širom sveta kako bi utvrdio kako im ide i da li mogu da se prilagode.

- Imao sam zaista osnovna pitanja. Da li su srećni kada je toplo? Ili nisu srećni kada je toplo? – rekao je Ribale.

Većina podataka potiče od ćelija uzgajanih u laboratorijskim uslovima, ali Ribale je želeo da ih posmatra u njihovom prirodnom okeanskom okruženju. Koristeći protočni citometar sa neprekidnim protokom – nazvan SeaFlow – ispaljivali su laser kroz vodu kako bi izmerili tip i veličinu ćelija. Zatim su napravili statistički model za praćenje rasta ćelija u realnom vremenu, bez ometanja mikroba.

Rezultati su pokazali da stopa deobe ćelija varira sa geografskom širinom, verovatno zbog količine dostupnih hranljivih materija, sunčeve svetlosti ili temperature. Istraživači su isključili nivoe hranljivih materija i sunčevu svetlost pre nego što su se fokusirali na temperaturu. Prochlorococcus se najefikasnije razmnožava u vodi temperature između 19 i 29 stepeni Celzijusa, ali iznad 30 stepeni, stope deobe ćelija naglo opadaju, padajući na samo jednu trećinu stope zabeležene na 19 stepeni. Brojnost ćelija je pratila isti trend.

- Daleko od obale u tropskim predelima, voda je jarke, prelepe plave boje jer u njoj ima vrlo malo toga, osim Prochlorococcusa - rekao je Ribale.

Mikrobi mogu da prežive u ovim oblastima jer im je, pošto su tako mali, potrebno vrlo malo hrane. Njihova aktivnost podržava veći deo morskog lanca ishrane, od malih vodenih biljojeda do kitova.

Usavršeni organizam

Tokom miliona godina, Prochlorococcus je usavršio sposobnost da sa manje postiže više, odbacujući gene koji mu nisu bili potrebni i zadržavajući samo ono što je bilo neophodno za život u tropskim vodama siromašnim hranljivim materijama. Ova strategija se spektakularno isplatila, ali sada, kada se okeani zagrevaju brže nego ikada pre, Prochlorococcus je ograničen svojim genomom. Ne može da povrati gene za odgovor na stres koji su davno odbačeni.

- Njihova temperatura „sagorevanja“ je mnogo niža nego što smo mislili - rekao je Ribale.

Prethodni modeli su pretpostavljali da će se ćelije nastaviti da dele brzinom koju ne mogu da održe jer im nedostaje ćelijska mašinerija za suočavanje sa toplotnim stresom.

Prochlorococcus je jedna od dve cijanobakterije koje dominiraju tropskim i suptropskim vodama. Druga, Synechococcus, je veća, sa manje optimizovanim genomom. Istraživači su otkrili da, iako Synechococcus može da toleriše topliju vodu, potrebno mu je više hranljivih materija da bi preživeo. Ako bi se broj Prochlorococcusa smanjio, Synechococcus bi mogao pomoći da se popuni praznina, ali nije jasno kakav bi uticaj to imalo na lanac ishrane.

- Ako Synechococcus preuzme primat, nije zagarantovano da će drugi organizmi moći da interaguju sa njim na isti način kao što su to činili sa Prochlorococcusom milionima godina - rekao je Ribale.

Klimatske projekcije procenjuju temperature okeana na osnovu trendova emisije gasova staklene bašte. U ovoj studiji, istraživači su testirali kako bi se Prochlorococcus mogao snaći u scenarijima umerenog i visokog zagrevanja. U tropskim predelima, umereno zagrevanje bi moglo smanjiti produktivnost Prochlorococcusa za 17%, ali bi naprednije zagrevanje desetkovalo za 51%. Globalno, umereni scenario je doveo do pada od 10%, dok su prognoze sa višim temperaturama smanjile populaciju Prochlorococcusa za 37%.

(Telegraf Nauka/EurekAlert!)