Dodano: 07 lutego 2022r.

Świat otchłani. Oceaniczne dno roi się od nieznanych nauce stworzeń

Oceaniczne głębiny są wciąż najbardziej tajemniczymi ekosystemami na Ziemi. I choć pokrywają 60 proc. powierzchni planety, to naukowcy nie wiele o nich wiedzą. Badając dno oceaniczne w setkach punktów na całym świecie, uczeni odkryli zdumiewającą różnorodność mikroskopijnego życia kwitnącego w najgłębszych i najciemniejszych częściach naszej planety. Większość organizmów tam żyjących jest nieznana nauce. Co więcej, wygląda na to, że otchłań oceanu jest domem dla co najmniej trzykrotnie większej różnorodności życia mikrobiologicznego niż wody powyżej.

Świat otchłani. Oceaniczne dno roi się od nieznanych nauce stworzeń

 

Dno oceaniczne roi się od nieodkrytych form życia. To ekosystemy, o których naukowcy mają znikome pojęcie. Nie znamy wielu bentosowych (żyjących na dnie) form życia, które zasiedlają osady abisalne (głębinowe). Badacze uważają, że odgrywają one bardzo ważną rolę w recyklingu opadającej na dno morskie materii i tym samym regulują ziemski klimat.

Z tego powodu naukowcy przeprowadzili nową, szeroko zakrojoną analizę DNA zawartego w osadach głębinowych ze wszystkich głównych basenów oceanicznych. Badania rzucają nowe światło na ekosystemy, które mają kluczowe znaczenie dla naszej planety. Zgodnie z nimi, formy życia z osadów abisalnych są liczbowo zdominowane przez mikroskopijny plankton i stanowią podstawę dwóch głównych usług ekosystemowych o znaczeniu planetarnym: prawidłowego funkcjonowania oceanicznych sieci pokarmowych i „składowania” węgla w geologicznych skalach czasowych. Obie te usługi są bardzo ważnymi regulatorami klimatu Ziemi.

Wyniki zostały opublikowane w „Science Advances” (DOI: 10.1126/sciadv.abj9309).

Sekwencjonowanie na wielką skalę

Badań podjęli się naukowcy z Norweskiego Centrum Badawczego (NORCE), Centrum Bjerknesa ds Badań nad Klimatem, Uniwersytetu Genewskiego oraz CNRS/Genoscope i IFREMER we Francji. Dokonali oni sekwencjonowania DNA zawartego w osadach głębinowych ze wszystkich głównych basenów oceanicznych i porównali uzyskane wyniki z istniejącymi zestawami danych o planktonie żyjącym w wodach.

Wynikiem badań jest pierwsza, zunifikowana wizja pełnej różnorodności biologicznej eukariotów w oceanach: od wód powierzchniowych do osadów głębinowych, do tego w skali globalnej i w całej trójwymiarowej przestrzeni oceanu.

- Przebadaliśmy 1700 próbek, od powierzchni do dna oceanu. Poznanie sekwencji DNA tego środowiska znacznie poszerza możliwości badania i zrozumienia bioróżnorodności głębinowej, jej powiązania z masami wodnymi powyżej i z globalnym cyklem węglowym - mówi główny autor badania Tristan Cordier z NORCE.

Nieznane organizmy na dnie oceanów

Porównując sekwencje DNA osadów z sekwencjami pochodzącymi z obszarów pelagicznych (od powierzchni do ok. 200 m głębokości), udało się odróżnić rodzime organizmy żyjące na dnie od opadającego z wyższej wysokości planktonu. Wyniki wskazują, że ta bentosowa różnorodność biologiczna może być trzykrotnie większa, niż w masach wody powyżej. Na dnie oceanów żyją bardzo różne grupy organizmów, które w większości wciąż pozostają nieznane.

- Porównaliśmy przebadane przez nas sekwencje DNA organizmów z dna oceanów ze wszystkimi dostępnymi danymi na temat eukariontów. Nasze wyniki wskazują, że prawie dwie trzecie organizmów nie jest znanych nauce. Stanowi to poważną lukę w naszej wiedzy o morskiej różnorodności biologicznej – mówi prof. Jan Pawłowski z Zakładu Genetyki i Ewolucji Uniwersytetu Genewskiego oraz w Instytutu Oceanologii PAN.

Co może nam powiedzieć DNA planktonu?

Analiza liczebności i składu DNA planktonu w osadach głębinowych potwierdziła, że regiony polarne są ważnymi miejscami w wyłapywaniu i wiązaniu węgla. Okazało się też, że skład DNA planktonu w osadach może wskazywać na siłę procesów, które pozwalają związać dwutlenek węgla z atmosfery i przenieść go na dno oceaniczne, regulując w ten sposób globalny klimat.

- Po raz pierwszy możemy lepiej zrozumieć, które gatunki planktonu w największym stopniu przyczyniają się do siły „pompy biologicznej”. Jest to prawdopodobnie jeden z najbardziej fundamentalnych procesów ekosystemowych w oceanach - mówi Colomban de Vargas, naukowiec z CNRS.

Klimat a plankton

Nowy zestaw danych genomowych stanowi pierwsze spójne ujęcie całej różnorodności eukariotycznej we współczesnych oceanach. Stwarza to wyjątkową okazję do rekonstrukcji bioróżnorodności dawnych oceanów na podstawie DNA zawartego w skumulowanym zapisie z osadów. Dzięki temu naukowcy są w stanie ocenić, jak klimat wpłynął na plankton i społeczności bentosowe w przeszłości.

- Nasze dane nie tylko odpowiedzą na pytania dotyczące różnorodności biologicznej, biogeografii i zależności między morskimi eukariontami w skali globalnej. Mogą również posłużyć jako podstawa do rekonstrukcji funkcjonowania organizmów oceanicznych żyjących w przeszłości, na podstawie starożytnych osadów. W ten sposób można uzyskać informacje na temat wiązania węgla w coraz cieplejszych oceanach, co jest kluczowe dla modelowania przyszłego cyklu węglowego w warunkach zmian klimatu - wyjaśnia Tristan Cordier.

- Nasze badania bioróżnorodności głębinowej mają ogromne znaczenie. Wielka liczba nieznanych organizmów zamieszkuje osady dna oceanicznego i odgrywa fundamentalną rolę w procesach ekologicznych i biogeochemicznych. Wiedza o tej bogatej różnorodności jest kluczowa, jeśli mamy chronić te rozległe, stosunkowo dziewicze ekosystemy przed skutkami ewentualnych przyszłych ingerencji człowieka i zmian klimatu - podsumowuje Andrew J. Gooday z Narodowego Centrum Oceanografii w Southampton.

 

Źródło: Center for Marine Environmental Sciences, University of Bremen, fot. © MEDWAVES/IEO/ATLAS project. Na zdjęciu dno oceaniczne. Fotografię wykonano na głębokości 1960 metrów w Oceanie Atlantyckim.