Ο μικροοργανισμός που παράγει το 1/3 του οξυγόνου της Γης κινδυνεύει από την υπερθέρμανση των ωκεανών

Η Γη δεν θα ήταν ο ζωντανός πλανήτης που γνωρίζουμε χωρίς τη φωτοσύνθεση, τη φυσική διεργασία που αξιοποιεί την ηλιακή ενέργεια για να τροφοδοτήσει σχεδόν κάθε οικοσύστημα. Από τα φυτά μέχρι τα φύκη και τα κυανοβακτήρια, η φωτοσύνθεση είναι η βάση της τροφικής αλυσίδας. Ωστόσο, ένας συγκεκριμένος μικροοργανισμός, o Προχλωροκόκκος (Prochlorococcus), έχει έναν ρόλο που ξεπερνά κατά πολύ το μικροσκοπικό του μέγεθος.

Ο Prochlorococcus θεωρείται ο πιο άφθονος φωτοσυνθετικός οργανισμός στον πλανήτη. Ζει σε τεράστιες εκτάσεις του ωκεανού και ευθύνεται σχεδόν για το ένα τρίτο του οξυγόνου που αναπνέουμε. Παράλληλα, αποτελεί θεμέλιο λίθο για την παραγωγή ενέργειας στα θαλάσσια οικοσυστήματα. Όμως, μια νέα μελέτη φέρνει στο φως ανησυχητικά στοιχεία: η αύξηση της θερμοκρασίας των θαλασσών μπορεί να απειλήσει σοβαρά τη βιωσιμότητά του.

Ο Prochlorococcus καλύπτει πάνω από το 75% των φωτεινών επιφανειακών υδάτων του πλανήτη. Είναι ιδιαίτερα συνηθισμένο σε τροπικές περιοχές, όπου έχει εξελιχθεί ώστε να ευδοκιμεί σε θερμές αλλά φτωχές σε θρεπτικά συστατικά συνθήκες. «Στα ανοικτά των τροπικών, η θάλασσα φαίνεται γαλάζια και καθαρή κυρίως επειδή υπάρχει ελάχιστη ζωή εκτός από τον Prochlorococcus», εξηγεί ο François Ribalet, ωκεανογράφος του University of Washington και επικεφαλής της έρευνας.

Για πολλά χρόνια, αρκετοί επιστήμονες πίστευαν πως αυτό το μικρόβιο θα μπορούσε να αντέξει την κλιματική αλλαγή, χάρη στη φυσική του ανθεκτικότητα στη ζέστη. Ωστόσο, η νέα μελέτη υποστηρίζει ότι υπάρχει ένα κρίσιμο όριο θερμοκρασίας, πέρα από το οποίο η ανάπτυξή του επιβραδύνεται δραματικά. Το ιδανικό θερμοκρασιακό εύρος για τον Prochlorococcus είναι μεταξύ 19 και 28 βαθμών Κελσίου. Στους 30 βαθμούς, όμως, ο ρυθμός κυτταρικής διαίρεσης μειώνεται σε λιγότερο από το ένα τρίτο σε σχέση με το κατώτερο όριο. Με απλά λόγια, όσο πιο θερμοί γίνονται οι ωκεανοί, τόσο περισσότερο δυσκολεύεται να επιβιώσει.

Για να καταλήξουν σε αυτά τα συμπεράσματα, οι ερευνητές ανέλυσαν δεδομένα από 90 θαλάσσιες αποστολές σε διάστημα 13 ετών, εξετάζοντας περίπου 800 δισεκατομμύρια κύτταρα Prochlorococcus. Η μέτρηση έγινε με ειδικό όργανο που ανέπτυξε ο Ribalet, το οποίο χρησιμοποιεί λέιζερ για να ανιχνεύει και να καταγράφει μικροσκοπικά φυτοπλαγκτονικά κύτταρα με ελάχιστη διατάραξη.

Τα ευρήματα αποκάλυψαν ότι οι ρυθμοί ανάπτυξης του μικροβίου εξαρτώνται κυρίως από τη θερμοκρασία και λιγότερο από την ηλιακή ακτινοβολία ή τα θρεπτικά στοιχεία. Παρά την εξειδίκευση που έχει αναπτύξει ώστε να ζει σε θερμές τροπικές θάλασσες, φαίνεται ότι η ανοχή του στη ζέστη είναι πολύ πιο περιορισμένη απ’ όσο θεωρούσαν οι επιστήμονες.

Η ιδιαιτερότητα του Prochlorococcus βρίσκεται επίσης στο γεγονός ότι διαθέτει ένα «λιτό» γονιδίωμα, το οποίο έχει διαμορφωθεί για να καταναλώνει όσο το δυνατόν λιγότερους πόρους. Αυτή η προσαρμογή, όμως, ίσως του κόστισε την απώλεια αρχαίων γονιδίων που σχετίζονται με την αντίσταση στο θερμικό στρες. Έτσι, σε έναν ωκεανό που θερμαίνεται με ταχείς ρυθμούς, η έλλειψη αυτών των μηχανισμών μπορεί να αποδειχθεί μοιραία.

Αν ο Prochlorococcus αρχίσει να υποχωρεί, ενδέχεται να ανοίξει χώρος για τον Synechococcus, έναν άλλο κυανοβακτήριο που αντέχει καλύτερα στις υψηλές θερμοκρασίες αλλά έχει μεγαλύτερες ανάγκες σε θρεπτικά στοιχεία. Το ερώτημα που προκύπτει είναι πώς θα επηρεαστούν τα θαλάσσια οικοσυστήματα αν ένας τόσο θεμελιώδης οργανισμός αντικατασταθεί. Όπως τονίζει ο Ribalet, η σχέση των θαλάσσιων οργανισμών με τον Prochlorococcus έχει διαμορφωθεί εδώ και εκατομμύρια χρόνια και δεν είναι βέβαιο ότι θα μπορέσει να αναπαραχθεί με τον ίδιο τρόπο με τον Synechococcus.

Οι προβλέψεις είναι ανησυχητικές: μέχρι το τέλος του αιώνα, η παραγωγικότητα του Prochlorococcus στις τροπικές περιοχές θα μπορούσε να μειωθεί κατά 17% σε ένα μέτριο σενάριο υπερθέρμανσης και έως 51% σε ένα πιο ακραίο. Σε παγκόσμια κλίμακα, οι απώλειες εκτιμώνται στο 10% και 37% αντίστοιχα. Αν και το μικρόβιο δεν πρόκειται να εξαφανιστεί, η γεωγραφική του εξάπλωση αναμένεται να μετατοπιστεί προς τους πόλους, με άγνωστες συνέπειες για τη θαλάσσια ζωή.

[via]