Zobaczyliśmy, jak okrzemki tańczą na lodzie. To arktyczny przełom
Choć temperatura spadała do -15°C, mikroskopijne okrzemki lodowe nie tylko przetrwały, ale zaczęły się poruszać. Po raz pierwszy w historii naukowcy zaobserwowali aktywny ruch komórek eukariotycznych w tak ekstremalnym zimnie.
Zespół badawczy uczestniczący w arktycznej ekspedycji na statku R/V Sikuliaq zarejestrował zjawisko, które podważa wcześniejsze założenia dotyczące granic życia w ekstremalnych temperaturach. Okrzemki lodowe, czyli jednokomórkowe organizmy zasiedlające porowatą strukturę lodu morskiego, poruszały się aktywnie w temperaturach sięgających -15°C, wykorzystując przy tym unikalną zdolność ruchu ślizgowego. Było to możliwe dzięki wykorzystaniu przez nie specjalnego śluzu, który działa niczym lodowy klej. Zdolność ta nie występuje u okrzemek z cieplejszych stref, które natychmiast zamierają w kontakcie z lodem.
Ruch był możliwy tylko dzięki odpowiedniemu śluzowi
Zdolność ślizgu okrzemek to nie tylko kwestia biologii, ale i fizyki. Istotne są tu m.in. właściwości śluzu, którego lepkość nie zmienia się drastycznie wraz ze spadkiem temperatury. Naukowcy podejrzewają, że może on zawierać specjalne białka wiążące lód (IBPs), które chronią komórki przed zamarzaniem i umożliwiają adhezję do lodu.
To jednak dopiero początek listy adaptacyjnych trików. Okrzemki wykazują także niższą entalpię aktywacji. Pozwala im to efektywniej zużywać energię w zimnych warunkach, a także zredukowaną zmianę pojemności cieplnej, co przekłada się na stabilność metaboliczną. Ruch tych mikroorganizmów opiera się na systemie aktynowo-miozynowym. Tym samym, który odpowiada za ruch mięśni u zwierząt.
Dlaczego okrzemki tańczą na lodzie?
Po co w okrzemki się ruszają? W surowym, zimnym środowisku zdolność migracji w obrębie lodowych kanałów solankowych to sposób na znalezienie optymalnych warunków: światła, składników odżywczych i odpowiedniego zasolenia. Co więcej, ruch ten jest nieprzypadkowy. Analiza pokazała, że algi nie poruszają się losowo, ale wykazują tzw. ruch superdyfuzyjny, niemal balistyczny. Oznacza to utrzymywanie trajektorii przez dłuższy czas. Wraz ze wzrostem temperatury Arktyki, te kanały stają się bardziej przepuszczalne. Okrzemki mogą wtedy migrować jeszcze intensywniej, wpływając na rozwój zakwitów podlodowych, które z kolei mogą zmieniać całą dynamikę ekosystemu polarnego.
Przeczytaj także:
Badacze nie kryją zaskoczenia – nie tylko ze względu na fakt samego ruchu, ale też jego złożoności i efektywności. Dzięki specjalistycznemu mikroskopowi oraz metodzie mikroskopii sił trakcyjnych udało się dokładnie przeanalizować zachowanie komórek i siły napędowe. Wyniki mogą zrewolucjonizować modele ekologiczne Arktyki i pomóc przewidywać przyszłość mikroorganizmów ekstremalnych w kontekście globalnego ocieplenia. Naukowcy podkreślają, że to nie tylko ciekawostka biologiczna, ale spora zmiana w rozumieniu adaptacji do życia na granicy fizycznych możliwości.
*Źródło zdjęcia wprowadzającego: juan68 / Shutterstock
