No to ne znači da život staje, piše The Conversation.

Novo istraživanje, objavljeno u časopisu The ISME Journal, pokazuje da antarktički mikroorganizmi mogu proizvoditi energiju iz zraka, čak i na temperaturama do -20 °C. Otkriće donosi novo razumijevanje načina na koji život opstaje u ekstremnim uvjetima, ali i kako bi klimatske promjene mogle utjecati na te procese.

Još 2017. godine znanstvenici su utvrdili da brojni antarktički mikrobi mogu koristiti atmosferske plinove u vrlo niskim koncentracijama kao izvor energije, a taj proces naziva se autotrofija.

Riječ je o mehanizmu u kojem mikroorganizmi, uz pomoć specijaliziranih enzima, 'hvataju' tragove vodika i ugljikova monoksida iz zraka i pretvaraju ih u energiju, što im suhom tlu Antarktike daje ključnu prednost za preživljavanje. Dosad nije bilo jasno do kojih temperatura taj proces može funkcionirati, odnosno može li održavati život tijekom dugih zimskih mjeseci.

Proces radi i zimi, i to puno šire nego što se mislilo

Znanstvenici su između 2022. i 2024. godine prikupili uzorke tla iz različitih dijelova istočne Antarktike te ih analizirali u laboratoriju. Mjerili su brzinu kojom mikrobi koriste atmosferske plinove, ali i sekvencirali njihov DNK kako bi utvrdili koje vrste i geni sudjeluju u tom procesu.

Rezultati su pokazali da autotrofija funkcionira i na ljetnim (oko 4 °C) i na zimskim (20 °C) temperaturama, što znači da mikrobi mogu koristiti zrak kao izvor energije cijele godine. No možda još više iznenađujući bio je gornji temperaturni prag.

Iako temperatura tla na Antarktici rijetko prelazi 20 °C, istraživači su pronašli mikroorganizme koji mogu generirati energiju iz vodika i pri čak 75 °C. Drugim riječima, prilagođeni su ekstremnoj hladnoći, ali nisu ograničeni na nju, što istraživači slikovito opisuju kao 'pingvina koji uspijeva u tropskoj džungli'.

Kako bi potvrdili rezultate u stvarnim uvjetima, znanstvenici su dio istraživanja proveli i na terenu. Uzorke tla zatvorili su u staklene posude i analizirali promjene u sastavu plinova, a pokazalo se da mikrobi i u prirodnim uvjetima aktivno troše vodik iz zraka.

Temelj života bez energije Sunca

Analiza DNK otkrila je da većina mikroorganizama u antarktičkom tlu posjeduje gene za iskorištavanje vodika, a mnogi i za vezanje ugljika iz atmosfere. Ti organizmi djeluju kao primarni proizvođači – stvaraju biomasu iz zraka, bez oslanjanja na Sunčevu energiju.

U većini ekosustava upravo fotosinteza čini osnovu hranidbenog lanca jer biljke pretvaraju energiju Sunca u organsku tvar koju zatim konzumiraju druge vrste.

Na Antarktici, na kojoj je fotosinteza ograničena, znanstvenici pretpostavljaju da upravo autotrofija preuzima tu ključnu ulogu. Za razliku od fotosinteze, ona ne ovisi o svjetlosti niti zahtijeva tekuću vodu, što je čini idealnim mehanizmom u surovim uvjetima.

S obzirom na važnost ovog procesa za antarktičke ekosustave, istraživači su analizirali i kako bi klimatske promjene mogle utjecati na autotrofiju. U scenarijima s niskim emisijama stakleničkih plinova očekuje se povećanje potrošnje atmosferskog vodika za oko četiri posto, a u onima s visokim emisijama taj rast može dosegnuti i 35 posto.

Iako vodik sam po sebi nije staklenički plin, ima važnu ulogu u regulaciji koncentracije drugih plinova, uključujući metan. Tla, s mikroorganizmima koji u njima žive, odgovorna su za čak 82 posto ukupne globalne potrošnje vodika, što ih čini ključnim elementom globalnog ciklusa tog plina.

Znanstvenici ističu da je temperatura samo jedan od faktora koji utječu na ponašanje mikroorganizama u uvjetima klimatskih promjena.