Τι βρέθηκε στην Ανταρκτική;
Η Ανταρκτική φιλοξενεί μικρόβια που δεν υπάρχουν πουθενά αλλού στη Γη.
Τα εδάφη της Ανταρκτικής φιλοξενούν μικρόβια που δεν υπάρχουν πουθενά αλλού στη Γη, αποκαλύπτοντας έναν κρυφό κόσμο ζωής μοναδικά προσαρμοσμένο στις ακραίες συνθήκες της ηπείρου.
Μια νέα μελέτη διαπίστωσε ότι υπάρχουν μικρόβια στο έδαφος της Ανταρκτικής που δεν υπάρχουν πουθενά αλλού στον πλανήτη. Αυτό το εύρημα έρχεται σε αντίθεση με κάτι που οι μικροβιολόγοι πίστευαν εδώ και δεκαετίες, έναν κανόνα τόσο ευρέως αποδεκτό που σπάνια είχε δοκιμαστεί τόσο αυστηρά στο παρελθόν.
Η εργασία διεξήχθη από ερευνητές του Συνεργατικού Ινστιτούτου Έρευνας στις Περιβαλλοντικές Επιστήμες (CIRES) στο CU Boulder , συμπεριλαμβανομένου του μεταδιδακτορικού ερευνητή Nick Dragone και του διευθυντή του Κέντρου Μικροβιακής Εξερεύνησης Noah Fierer.
Οι περισσότεροι άνθρωποι φαντάζονται πιγκουίνους και φώκιες όταν σκέφτονται την άγρια ζωή της Ανταρκτικής.
Αυτή η ομάδα άρχισε να ψάχνει στο υπέδαφος, στοιχηματίζοντας ότι κάτι αόρατο με γυμνό μάτι μπορεί να αποδειχθεί εξίσου μοναδικά Ανταρκτική με τους πιο διάσημους κατοίκους της ηπείρου.
Ένας κανόνας που οι μικροβιολόγοι θεωρούσαν δεδομένο
Επί χρόνια, η μικροβιολογία υποθέτει ότι τα μικρόβια , σε αντίθεση με τα ζώα ή τα φυτά, ταξιδεύουν όπου τα οδηγεί ο άνεμος ή το νερό, πιάνοντας ένα ανοδικό ρεύμα στην ατμόσφαιρα ή παρασύροντας τους ωκεανούς με ένα ρεύμα.
Αν όντως έτσι λειτουργούν τα πράγματα, ένα μικρόβιο που βρίσκεται σε ένα μόνο μέρος στη Γη δεν θα έπρεπε να υπάρχει καθόλου.
Υπάρχει μια μακροχρόνια υπόθεση στη μικροβιολογία ότι «τα πάντα βρίσκονται παντού»», είπε ο Dragone.
«Η Ανταρκτική έχει συχνά θεωρηθεί ως πιθανή εξαίρεση και τα ευρήματά μας υποστηρίζουν αυτή την ιδέα. Ορισμένα μικρόβια του εδάφους της Ανταρκτικής φαίνεται να είναι διαφορετικά από αυτά που βρίσκονται σε εδάφη αλλού στον κόσμο».
«Αν διαπιστώσουμε ότι ψάχνουμε για ενδημικούς μικροοργανισμούς, ένα καλό σημείο για να ξεκινήσουμε είναι η Ανταρκτική, επειδή είναι μια ολόκληρη ήπειρος που είναι γεωγραφικά απομονωμένη», πρόσθεσε ο Fierer.
«Επίσης, έχει μοναδικές συνθήκες που δεν συναντώνται συνήθως σε άλλα εδαφικά περιβάλλοντα. Το κρύο είναι το προφανές, αλλά και η υπερβολικά ξηρή κατάσταση. Η Ανταρκτική είναι έρημος .»
Επιλέγοντας ένα αρκετά κοινό βακτήριο
Για να εκτελέσει το πείραμα, η ομάδα χρειαζόταν μια βακτηριακή ομάδα αρκετά κοινή ώστε να μπορεί να συγκριθεί δίκαια σε όλες τις ηπείρους, μια ομάδα που δεν θα αλλοίωνε τα αποτελέσματα απλώς και μόνο επειδή ήταν σπάνια κάπου.
Επέλεξαν το Arthrobacter , μια ομάδα που εμφανίζεται σε εδάφη από την Ανταρκτική μέχρι το Κολοράντο και τις τροπικές περιοχές και, βολικά, αναπτύσσεται καλά σε εργαστηριακό τρυβλίο, γεγονός που έκανε ολόκληρο το έργο λειτουργικό από άποψη εφοδιαστικής.
Ο συν-συγγραφέας της μελέτης Byron Adams είναι καθηγητής βιολογίας στο Πανεπιστήμιο Brigham Young .
« Το Arthrobacter ως ομάδα μπορεί να βρεθεί σε όλο τον πλανήτη, αλλά όταν εξετάζουμε προσεκτικά μεμονωμένα στελέχη, όπως ακριβώς και οι πιγκουίνοι, η Ανταρκτική έχει σαφώς τη δική της ξεχωριστή βιολογική ιστορία», δήλωσε ο Adams.
Ανταρκτική σε σύγκριση με άλλες ψυχρές ερήμους
Οι ερευνητές δεν πήραν δείγματα μόνο από την Ανταρκτική. Συνέλεξαν έδαφος και από άλλα κρύα, ξηρά περιβάλλοντα, όπως το οροπέδιο του Θιβέτ, το Σβάλμπαρντ στην Αρκτική και την έρημο Ατακάμα της Χιλής.
Συνολικά, εξέτασαν περισσότερα από 100 στελέχη της Ανταρκτικής και σχεδόν 500 από άλλα σημεία του κόσμου, ένα αρκετά σημαντικό δείγμα για να έχει νόημα η σύγκριση.
Τίποτα από αυτά δεν θα μπορούσε να είχε συμβεί χωρίς τις βάσεις που έθεσαν πρώτα άλλοι επιστήμονες.
Οι Dragone και Fierer επεσήμαναν ότι δεκαετίες συλλογής δειγμάτων από διεθνείς ερευνητικές ομάδες σε όλη την Ανταρκτική, τα οποία συγκεντρώθηκαν για κάθε είδους άσχετα έργα όλα αυτά τα χρόνια, κατέστησαν δυνατή αυτή τη μελέτη εξαρχής.
Πώς διεξήχθη η μελέτη
Αρχικά, οι επιστήμονες ανέλυσαν την αλληλουχία των γονιδιωμάτων των στελεχών Arthrobacter της Ανταρκτικής , καταγράφοντας λεπτομερώς τη γενετική τους σύνθεση. Στη συνέχεια, συνέκριναν αυτά τα γενετικά προφίλ με βακτήρια του εδάφους που αντλήθηκαν από δημόσιες βάσεις δεδομένων παγκοσμίως.
Αυτό που συνέβη ήταν εντυπωσιακό: το 90% των στελεχών της Ανταρκτικής δεν ταίριαζε με τίποτα που να βρίσκεται πουθενά αλλού στον πλανήτη.
«Προηγουμένως, υπήρχαν μόνο λίγα ενδημικά μικρόβια που βρίσκονταν σε πολύ συγκεκριμένα περιβάλλοντα», δήλωσε ο Fierer.
«Η εύρεση οργανισμών που είναι διαφορετικοί στην Ανταρκτική και βρίσκονται μόνο εκεί υποδηλώνει ότι θα μπορούσαν να υπάρχουν μερικοί σε άλλες τοποθεσίες. Το αν άλλες μικροβιακές ομάδες εμφανίζουν αυτά τα πρότυπα είναι μια καλή κατεύθυνση.»
Από εκεί, η ομάδα καλλιέργησε αυτά τα στελέχη σε τρυβλία Petri στο εργαστήριο του Fierer στο CU Boulder, μιμούμενη όσο το δυνατόν περισσότερο το κρύο και την ξηρότητα της Ανταρκτικής για να παρακολουθήσει πώς τα βακτήρια αντιμετώπιζαν την πίεση.
Τα στελέχη της Ανταρκτικής αναπτύχθηκαν πιο αργά από τα άλλα, αλλά άντεξαν αξιοσημείωτα καλά υπό πίεση, ξεπερνώντας συνθήκες που πιθανότατα θα είχαν εξαλείψει τους λιγότερο σκληρούς ανταγωνιστές.
Επανεξέταση της βιοποικιλότητας της Ανταρκτικής
Ο Άνταμς βλέπει το όλο θέμα ως μια ώθηση για να επανεξετάσουμε τι σημαίνει καν η βιοποικιλότητα της Ανταρκτικής και ποιος μένει εκτός αυτής της εικόνας.
«Έχουμε την τάση να σκεφτόμαστε τη βιοποικιλότητα με όρους πιγκουίνων, φώκιων και φαλαινών, αλλά αυτό δείχνει ότι μερικά από τα πιο ξεχωριστά είδη της Ανταρκτικής είναι μικροσκοπικά», είπε.
«Η προστασία της βιοποικιλότητας της Ανταρκτικής σημαίνει επίσης την προστασία της βιολογικής ιστορίας που περιέχεται σε μια χούφτα χώμα».
«Γνωρίζαμε ήδη ότι μια ευρεία ποικιλία μικροβίων μπορεί να επιβιώσει στις αφιλόξενες συνθήκες της Ανταρκτικής», πρόσθεσε ο Φίρερ.
«Τώρα γνωρίζουμε ότι ορισμένα από αυτά τα μικρόβια είναι επίσης μοναδικά στην Ανταρκτική και είναι μοναδικά προσαρμοσμένα στη ζωή στη νότια ήπειρο».
Η μελέτη δημοσιεύεται στο περιοδικό Proceedings of the National Academy of Sciences .
Γεωδίφης με πληροφορίες από τη σελίδα earth.com
περισσότερα,
Evidence for endemism and local adaptation in Antarctic soil bacteria- Nicholas B. Dragone https://orcid.org/0000-0002-8983-6482 Nicholas.dragone@colorado.edu, Mary K. Childress, Noah Mendez, +8 , and Noah Fierer https://orcid.org/0000-0002-6432-4261
https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2611373123
https://www.earth.com/environment/antarctica-is-home-to-microbes-found-nowhere-else-on-earth/?ck_subscriber_id=4271623844
