Odkrycie w Bałtyku. "Ekologia zmartwychwstania"

Wiele organizmów, od bakterii po ssaki, jest zdolnych do przechodzenia w stan uśpienia, aby przetrwać w ekstremalnych warunkach. Taką zdolność posiadają również glony fitoplanktonowe, których komórki opadają na dno zbiorników wodnych, gdzie mogą pozostawać nietknięte przez setki, a nawet tysiące lat.

Przeczytaj też: "Długie to za mało". Kierowca bmw nagrany na A4

Takie depozyty są jak kapsuła czasu zawierająca cenne informacje o dawnych ekosystemach i zamieszkujących je zbiorowiskach biologicznych, rozwoju ich populacji i zmianach genetycznych – tłumaczy Sarah Bolius, ekspertka IOW ds. fitoplanktonu i główna autorka badania.

Eksperyment przeprowadzono w ramach projektu PHYTOARK, który ma na celu odtworzenie historycznych ekosystemów Morza Bałtyckiego. Badacze zastosowali metodę, którą nazwali ekologią zmartwychwstania.

Takie podejście nosi dość nietypową nazwę "ekologii zmartwychwstania": stadia uśpienia, które ze względu na wyraźne rozwarstwienie osadów Morza Bałtyckiego można jednoznacznie przypisać do konkretnych okresów historii Morza Bałtyckiego, mają zostać przywrócone do życia w sprzyjających warunkach, następnie scharakteryzowane genetycznie i fizjologicznie oraz porównane z obecnymi populacjami fitoplanktonu – wyjaśnia Bolius.

Podczas ekspedycji badawczej w 2021 roku pobrano próbki osadów z głębokości 240 metrów w Głębinach Wschodniej Gotlandii. W sprzyjających warunkach udało się ożywić glony z dziewięciu próbek, obejmujących okres aż 7000 lat. Szczególną uwagę zwrócił gatunek Skeletonema marinoi, który był jedynym fitoplanktonem zachowującym zdolność do życia we wszystkich pobranych próbkach.

Godne uwagi jest to, że zmartwychwstałe glony nie tylko przetrwały »tak dobrze«, ale najwyraźniej nie straciły nic ze swojej "sprawności", tj. swojej biologicznej zdolności do działania. Rosną, dzielą się i fotosyntetyzują jak ich współcześni potomkowie – podkreśla Bolius.

Najstarsza próbka z żywotnymi komórkami S. marinoi została datowana na 6871 ± 140 lat. Pomimo upływu czasu, glony zachowały swoją zdolność do wzrostu – ich średnie tempo podziału wynosiło 0,31 podziału komórkowego dziennie, co jest wartością porównywalną ze współczesnymi przedstawicielami tego gatunku.

Pomiar wydajności fotosyntezy wykazał, że nawet najstarsze izolaty nadal aktywnie wytwarzają tlen na poziomie 184 mikromoli na miligram chlorofilu na godzinę.

Są to również wartości, które są porównywalne z tymi, które mają obecni przedstawiciele tego gatunku – mówi Bolius.

Zespół naukowców przeanalizował również profile genetyczne reaktywowanych glonów za pomocą analizy mikrosatelitarnej, która pozwala porównywać krótkie segmenty DNA.

Próbki z warstw osadów w różnym wieku utworzyły odrębne grupy genetyczne – wyjaśnia Bolius.

Oznacza to, że kolejne populacje S. marinoi ewoluowały genetycznie na przestrzeni tysiącleci, dostosowując się do zmieniających się warunków środowiskowych.

Zdolność organizmów do przetrwania w stanie spoczynku przez tysiące lat jest znana m.in. w przypadku nasion roślin czy niektórych skorupiaków, ale udane wskrzeszenie tak starych glonów jest rzadko udokumentowanym przypadkiem.

Fakt, że udało nam się skutecznie reaktywować tak stare glony ze stanu spoczynku, jest ważnym pierwszym krokiem w dalszym rozwoju narzędzia "Ekologia Zmartwychwstania" w Morzu Bałtyckim. Oznacza to, że obecnie możliwe jest przeprowadzanie w laboratorium "eksperymentów ze skokiem w czasie" na różne etapy rozwoju Morza Bałtyckiego – mówi Bolius.

Naukowcy planują dalsze badania nad ożywionymi szczepami glonów, aby lepiej zrozumieć mechanizmy ich przetrwania oraz przyczyny zmian genetycznych.

Nasze badania pokazują również, że możemy bezpośrednio śledzić zmiany genetyczne na przestrzeni wielu tysiącleci – analizując żywe komórki, a nie tylko skamieniałości lub ślady DNA – podsumowuje Bolius.

Przeczytaj też: Odstrzał 164 jeleni na Mazurach. "Działania były niezbędne"