W najgłębszych obszarach oceanów kwitnie życie. Naukowcy odkryli ponad 7 tys. nowych gatunków

Badania ekosystemów w najgłębszych obszarach oceanów, w tym w Rowie Mariańskim, zaowocowały odkryciem tysięcy nigdy wcześniej nie widzianych gatunków mikrobów.

W 2021 roku chińscy naukowcy weszli na pokład głębinowej łodzi podwodnej Fendouzhe i zapuścili się w głębiny Rowu Mariańskiego. Podczas 33 nurkowań zebrali tysiące próbek osadów, wody morskiej i większych organizmów z głębokości od 6000 do 10 900 metrów. W publikacji na łamach pisma „Cell” (DOI: 10.5281/zenodo.13317475), naukowcy pod kierunkiem badaczy z Szanghajskiego Uniwersytetu Jiaotong przedstawili wyniki analiz zebranych próbek, w których zidentyfikowali 7564 gatunki mikrobów, z których prawie 90 procent było nowych dla nauki.

Życie w strefie hadalnej

Hadal to najgłębsza strefa w oceanach. Zaliczane do niej są głównie rowy oceaniczne, bo strefa ta zaczyna się od głębokości sześciu tys. metrów i sięga blisko 11 tys. metrów, czyli dna Rowu Mariańskiego – najgłębszego z rowów oceanicznych. Środowiska hadalne pozostają jednymi z najmniej zbadanych ekosystemów na Ziemi. Mogłoby się wydawać, że na takich głębokościach, przy tak ekstremalnym ciśnieniu, niskich temperaturach, braku światła i trudnością z dostępem do składników odżywczych, nic nie może przetrwać. Ale okazuje się, że życie tam kwitnie.

W nowych badaniach naukowcy odkryli mnóstwo nigdy wcześniej nie widzianych mikrobów ze strefy hadalnej, a biorąc pod uwagę warunki występujące na dużych głębokościach, różnorodność gatunków była zaskakująca. Odkryte przez nich mikroorganizmy nie przypominają niczego, co można spotkać na powierzchni – są idealnie przystosowane do życia w ekstremalnie wysokim ciśnieniu czy niskich temperaturach.

Naukowcy w swoich pracach koncentrowali się na wyjaśnieniu, w jaki sposób środowisko kształtuje społeczności mikrobów, zwłaszcza w ekstremalnych warunkach. Analizy genetyczne dostarczyły kilku wskazówek, w jaki sposób mikroby są w stanie przetrwać tak trudne warunki.

Strategie przetrwania

Badacze ustalili, że mikroby żyjące na dużych głębokościach stosują zazwyczaj jedną z dwóch strategii przetrwania. Niektóre mają małe, wysoce wydajne genomy wyspecjalizowane w kilku ważnych funkcjach. Ale inne mają większe genomy, które wyewoluowały nie dla wydajności, ale dla wszechstronności. Dzięki temu lepiej dostosowują się do presji środowiskowych i są w stanie przetrwać, korzystając z tego, co jest dostępne. Na przykład niektóre gatunki posiadają geny, które umożliwiają im spożywanie trudnych do rozkładu substancji, takich jak tlenek węgla, co jest dużą zaletą w środowisku z niewielką liczbą innych źródeł pożywienia.

Poza mikrobami naukowcy zebrali także okazy większych stworzeń, jak kilkucentymetrowych obunogów Hirondellea gigas, czy ślimaków Pseudoliparis swirei. Uczeni przyznali też, że każde odwiedzone przez nich miejsce, skąd pobrali próbki, miało własną wyjątkową mieszankę mikrobów, choć część się powtarzała. A próbki pobierali z różnych miejsc – z uskoków, zboczy rowów, równin abisalnych, co stanowi najbardziej kompleksowy jak dotąd zbiór danych ekologicznych ze stref hadalnych. Uczeni zauważyli też wspólne mechanizmy adaptacyjne mikrobów i większych organizmów, co sugeruje zbieżne strategie ewolucyjne w środowiskach hadalnych.

Naukowcy sugerują, że obunogi mogły przystosować się do tego ekstremalnego środowiska, tworząc symbiotyczną relację z bakteriami głębinowymi. Analiza zawartości ich jelit wykazała wysoki poziom bakterii Psychromonas, co według zespołu badaczy może pomóc w produkcji związku zwanego N-tlenkiem trimetyloaminy. Substancja ta występuje u wielu organizmów głębinowych i pomaga utrzymać równowagę płynów w organizmie, co chroni przed szkodliwym działaniem wysokiego ciśnienia.

Oprócz ujawnienia kwitnącego ekosystemu w strefie hadalnej, naukowcy dostrzegli również oznaki działalności człowieka. Na dużych głębokościach zespół natknął się na plastikowe torby, butelki po piwie i puszki po napojach gazowanych.

Badania te były możliwe dzięki batyskafowi Fendouzhe. Pojazd ten został zbudowany przez China State Shipbuilding Corporation. Może on pomieścić trzy osoby i zejść do najgłębszych części oceanu. Został wyposażony w parę ramion robotycznych i duży pojemnik, co umożliwia zebranie setek próbek podczas jednego nurkowania. Do tego ma siedem kamer oraz siedem sonarów.

Źródło: Science, Science Alert, IFLScience, fot. Pick Pik/ CC0