Remiantis rugsėjo 23 d. žurnale „Journal of Geophysical Research: Geosciences“ paskelbtu tyrimu, ateities klimato sąlygomis mikrobams, kurie buvo neaktyvūs nuo paskutinio ledynmečio (prieš 2,6 mln. – 11 700 metų), gali prireikti tik kelių mėnesių, kad vėl taptų aktyvūs. Mokslininkai įspėja, kad jei tai įvyktų net ir tik dalį metų, tai galėtų sukelti grįžtamojo ryšio ciklą, kuris pagreitintų amžinojo įšalo tirpimą ir visuotinį atšilimą.
Amžinasis įšalas – tai dirvožemio, uolų ir ledo mišinys, kuris yra užšalęs ne mažiau kaip dvejus metus iš eilės. Karščio banga gali atšildyti viršutinį amžinojo įšalo sluoksnį, vadinamą aktyviuoju sluoksniu, tačiau senovės mikroorganizmai slypi daug giliau – sluoksniuose, kurie atšyla tik tada, kai temperatūra pakyla žymiai ir ilgam laikui. Atlikdami naują tyrimą, mokslininkai vyko į Aliaską, kur amžinasis įšalas sudaro 85 proc. žemės ploto.
„Aliaskos vasarą gali tebūti viena karšta diena, bet daug svarbiau yra vasaros sezono pailgėjimas, kai šiltos temperatūros tęsiasi iki rudens ir pavasario“, – teigia tyrimo vadovas ir „Caltech“ geobiologijos mokslų daktaras Tristanas Caro.
Jis su kolegomis surinko mėginius iš Amžinojo įšalo tyrimo tunelio netoli Fairbankso. Tunelis yra 15 metrų po žeme ir tęsiasi daugiau nei 107 metrus į amžinąjį įšalą, taip leisdamas pažvelgti į gyvenimą vėlyvuoju pleistoceno laikotarpiu (prieš 129 000–11 700 metų).
Mokslininkų tikslas buvo nustatyti šiuo laikotarpiu gyvenusių mikrobų atgijimo ir augimo greitį. Tačiau, kaip teigiama pranešime, T. Caro, įėjęs į tunelį, pastebėjo iš ledinių sienų kyšančias mamuto ir bizono kaulus.
„Pirmas dalykas, kurį pastebi įėjęs ten, yra labai nemalonus kvapas, – sakė mokslininkas, kuris atliko tyrimą kaip Kolorado universiteto Boulderio filialo magistrantas. – Mikrobiologui tai labai įdomu, nes įdomūs kvapai dažnai yra mikrobiologiniai.“
Grįžę į laboratoriją, mokslininkai panardino mėginius į vandenį, kuriame buvo neįprastai sunkių vandenilio atomų, dar vadinamų deuterio atomais. Tada jie inkubavo mėginius šaldytuvuose, nustatytuose -4, 4 ir 12 laipsnių Celsijaus temperatūrai, ir reguliariai tikrino juos, ieškodami mikrobų aktyvumo pokyčių.
„Norėjome imituoti tai, kas vyksta Aliaskos vasarą, esant ateities klimato sąlygoms, kai šios temperatūros pasiekia gilesnius amžinojo įšalo sluoksnius, – sako T. Caro.
Po mėnesio eksperimento komanda nepastebėjo didelių pokyčių, net dviejuose šiltesniuose mėginiuose. Keletas mikrobų pabudo iš ilgo miego, bet kasdien tik 0,001–0,01 proc. ląstelių buvo pakeistos naujomis, aktyviomis.
Tačiau per kelis mėnesius viskas pasikeitė. Dėl mėginiuose esančio deuterio mokslininkai galėjo stebėti, kiek vandens mikroorganizmai sunaudojo, kad suformuotų riebalines membranas aplink savo ląsteles. Tai parodė, kad senovės organizmai pirmiausia gamino riebalų rūgštis, vadinamas glikolipidais, kurios, mokslininkų nuomone, gali būti susijusios su kriokonservavimu.
Tyrimo duomenimis, po šešių eksperimento mėnesių mikroorganizmai, inkubuoti 4 ir 12 laipsni7 temperatūroje, patyrė „dramatiškus“ pokyčius struktūroje ir aktyvumo lygyje. Mėginiai buvo mažiau įvairūs nei aktyvūs amžinojo įšalo sluoksniai, tačiau mikroorganizmai buvo tokie pat aktyvūs kaip ir jų šiuolaikiniai atitikmenys, netgi gamino plika akimi matomas gleivingas struktūras, vadinamas bioplėvelėmis.
„Tai jokiu būdu nėra negyvi mėginiai“, – sako T. Caro.
Rezultatai turi įtakos Arkčiai ir Žemės klimatui plačiąja prasme – nes mikroorganizmai amžinajame įšale išgyvena organinėse medžiagose, kurias jie paverčia anglies dioksidu ir metanu. Pasaulio temperatūra Arktyje kyla greičiau nei bet kur kitur pasaulyje, todėl amžinasis įšalas tirpsta nerimą keliančiu greičiu, ir vis ilgesnį laiką. Kadangi Arkties vasaros ilgėja, o temperatūra giliau esančiuose sluoksniuose kyla, senovinių mikroorganizmų kolonijos gali pabusti ir pradėti išskirti anglį.
Šiaurės regionų amžinajame įšale šiuo metu yra apie du kartus daugiau anglies dioksido nei Žemės atmosferoje, todėl didelio masto išmetimas galėtų smarkiai prisidėti prie klimato kaitos. Tai pagreitintų amžinojo įšalo tirpimą, sukeldamas užburtą atšilimo, dar didesnio tirpimo ir dar didesnio atšilimo ciklą.
„Tai viena didžiausių nežinomųjų klimato reakcijų srityje, – teigia tyrimo bendraautorius, Kolorado universiteto JAV) geologijos mokslų docentas Sebastianas Kopfas. – Kaip visos šios užšalusios žemės, kurioje, kaip žinome, yra sukaupta tūkstančiai tonų anglies, atšilimas paveiks šių regionų ekologiją ir klimato kaitos tempą?“
Tačiau tyrime buvo tirti tik senoviniai mikroorganizmai iš vienos vietos – o mikroorganizmai kitose regionuose gali skirtingai reaguoti į atšilimą, pažymėjo tyrėjai.
„Pasaulyje yra labai daug amžinojo įšalo – Aliaskoje, Sibire ir kitose šiaurinėse šaltose regionuose, – sako T. Caro. – Mes paėmėme tik vieną mažą jo dalį.“