Život u blizini antarktičkog ledenjaka ruši znanstvene pretpostavke

Na rubu antarktičkog ledenjaka, gdje se ledena masa povlači i otkriva tlo koje nije bilo izloženo milijunima godina, znanstvenici su pronašli nešto zapanjujuće. U toj hladnoj, suhoj i hranjivim tvarima osiromašenoj zoni, otkriven je složen ekosustav mikroorganizama koji ne samo da preživljavaju nego međusobno surađuju kako bi opstali. Istraživanje ovog neobičnog života u blizini antarktičkog ledenjaka sada ruši niz dosadašnjih pretpostavki o biološkoj raznolikosti ekstremnih okoliša.

Ekspedicija, provedena u sklopu misije ANT-XXIII/9 njemačkog istraživačkog broda Polarstern, okupila je tim mikrobiologa, geologa i stručnjaka za klimatske promjene. Na čelu istraživanja bio je profesor Dirk Wagner iz njemačkog Helmholtz centra za geoznanosti i Sveučilišta u Potsdamu. Njihova misija bila je proučiti kako glacijalni poremećaji utječu na život u tlu — i pronašli su više nego što su očekivali.

Mikroskopski svjetovi podno leda

Korištenjem helikoptera, istraživači su došli do prednje zone povlačećeg ledenjaka u području Larsemann Hills, smještenog na južnoj obali zaljeva Prydz. Tamo su prikupili uzorke tla na pet precizno određenih udaljenosti od ledenjaka, od samog ruba do točke udaljene 80 metara. Na svakoj lokaciji uzeta su po tri uzorka s dubinama između nula i 30 centimetara.

Analiza je obavljena pomoću tehnike visokoprotočnog sekvenciranja DNK (tzv. high-throughput DNA barcoding), s ciljem da se utvrdi raznolikost bakterija i eukariota u svakom sloju. No, znanstvenici su otišli korak dalje: razlikovali su tzv. intracelularni DNK (iDNA), koji potječe od živih organizama, i ekstracelularni DNK (eDNA), koji ostaje nakon što organizam ugine. To im je omogućilo ne samo otkrivanje aktivne zajednice, već i razumijevanje tragova prethodnih kolonizacija.

“Distinkcija između iDNA i eDNA pomogla nam je da identificiramo kako žive vrste, tako i one koje su nekoć naseljavale to tlo, ali su u međuvremenu izumrle,” objasnio je Wagner. “To je bio ključ za razumijevanje kako su se zajednice mikroorganizama razvijale i prilagođavale tijekom vremena.”

Ukupan broj identificiranih vrsta? Impresivnih 2829, genetski jasno definiranih. Bakterije su činile većinu, s raznolikošću iDNA 10,3 puta većom od one kod eukariota. Površinski slojevi sadržavali su najviše živih mikroba, dok su dublji slojevi otkrivali prisutnost izumrlih organizama, sačuvanih u tlu kao genetski fosili.

Nova pravila života u ekstremima

Život u blizini antarktičkog ledenjaka pokazao se kao savršen laboratorij za proučavanje “ekstremofila” — organizama koji uspijevaju ondje gdje drugi propadaju. Međutim, ovaj put nije riječ samo o preživljavanju. Podaci ukazuju na to da mikroorganizmi međusobno surađuju u složenim simbiotskim vezama kako bi optimizirali korištenje oskudnih resursa.

Na primjer, Wagner i kolege su identificirali hladnoćom prilagođene gljive (tzv. “cryophile”), koje se pojavljuju bliže ledenjaku, u zoni najveće destabilizacije tla. Te gljive razgrađuju organske tvari, osiguravajući izvor ugljika za bakterije, poput aktinobakterija, koje se oslanjaju na takve ostatke za svoju prehranu. Također su otkriveni stabilni odnosi između zelenih algi i bakterija koji ukazuju na moguće razmjene hranjivih tvari, poput dušika i ugljika.

“Vidjeli smo konzistentne obrasce zajedničkog pojavljivanja gljiva i određenih bakterija,” kaže Wagner. “To sugerira da su te veze više od slučajnosti — one omogućuju mikroorganizmima da prežive u inače smrtonosnim uvjetima.”

Ono što ovu studiju izdvaja je činjenica da život nije samo otkriven — on se organizirano razvija. To mijenja temeljne pretpostavke o tome kako biološki sustavi mogu nastajati i održavati se u okruženjima koja se ranije smatralo sterilnima.

Šira slika: traganje za životom izvan Zemlje

Otkrića poput ovoga imaju važne implikacije izvan samog kontinenta. Ako život može postojati i evoluirati u tlu koje je smrznuto, suho i osiromašeno hranjivim tvarima — onda se postavlja pitanje gdje drugdje u svemiru možda postoji sličan mikrobiološki svijet.

U proteklih nekoliko godina, znanstvenici su već pronašli znakove života ispod antarktičke ledene ploče, uključujući jezera skrivena ispod desetaka metara leda, poput jezera Enigma. U ožujku ove godine, golemi ledeni brijeg veličine Chicaga odlomio se s kontinenta, a ispod njega je otkrivena nova zajednica organizama.

No, najnovije istraživanje pokazuje da život ne samo da preživljava, nego surađuje, obnavlja i kolonizira tlo koje se doslovno mijenja ispod njega. Ove informacije ključne su za razumijevanje procesa ekološke sukcesije — načina na koji život gradi tlo, mikroklimu i ekosustav, korak po korak, u najnepovoljnijim uvjetima.

“Fokusiranjem na sadašnje i prošle linije mikroba,” zaključuje Wagner, “naša studija otkriva kako su se tijekom vremena stvarali uvjeti koji omogućuju današnju biološku raznolikost u Larsemann Hillsu. To je primjer kako život oblikuje okoliš, a ne samo obrnuto.”