Tämä löytö, joka julkaistiin The ISME Journal -lehdessä, on toteutettu kansainvälisen tiimin toimesta, jota johtaa Leibniz-instituutti. Tieteilijät ovat ottaneet sedimenttinäytteitä Baltianmeren syvyyksistä, missä mikroskooppiset levät ovat säilyneet lepotilassa, ilman valoa ja happea lähes 7 000 vuotta.
A - Itämeren kartta, joka näyttää Gotlannin itäaltaan sedimenttinäytteenottopaikan (kolmio) 240 metrin syvyydessä.
B - Kuvia eri värjätyistä S. marinoi -kannoista, jotka on herätetty 3–6871 vuoden lepojaksojen jälkeen. Mittakaava = 20 µm.
B - Kuvia eri värjätyistä S. marinoi -kannoista, jotka on herätetty 3–6871 vuoden lepojaksojen jälkeen. Mittakaava = 20 µm.
Syväsukellus merelliseen menneisyyteen
Lepotilassa olevat organismit, kuten nämä mikrolevät, voivat selviytyä äärimmäisistä olosuhteista hidastamalla aineenvaihduntaansa. Sedimenttien sisällä ne muodostavat luonnollisia arkistoja menneistä ekosysteemeistä. Tutkijat ovat eristäneet Skeletonema marinoi -lajeja, yleisiä diatomeja, eri geologisista kerroksista.
Geneettinen analyysi paljasti eroja vanhojen ja nykyisten populaatioiden välillä, mikä osoittaa asteittaista sopeutumista. Herätetyt levät ovat palauttaneet normaalin fotosynteettisen toiminnan, ja niiden suorituskyky on verrattavissa nykyisten jälkeläistensä kanssa.
Tätä menetelmää, jota kutsutaan "elvyttäväksi ekologiaksi", voidaan käyttää menneisyyden organismien suoraan tutkimiseen sen sijaan, että luotettaisiin vain fossiileihin. Meriseditmentit toimivat aikakapselina, säilyttäen tietoa vanhoista ympäristöolosuhteista.
Työkalu tulevaisuuden ymmärtämiseksi
Elvyttävät levät, joiden ikä on jopa 6 871 vuotta, ovat osoittaneet vakaata kasvua ja ehjää hapentuotantoa. Nämä tulokset viittaavat biologisten mekanismien huomattavaan kestävyyteen huolimatta tuhansista vuosista inaktiivisuutta. Tutkijat suunnittelevat nyt kokeita testatakseen niiden reaktiota erilaisiin ilmastoscenaarioihin.
Vertaamalla vanhoja ja nykyisiä lajikkeita, tiedemiehet toivovat saavansa paremman käsityksen menneiden muutosten vaikutuksista fytoplanktoniin. Tämä lähestymistapa voisi valaista ennusteita meriekosysteemien kehityksestä nykyisen lämpenemisen myötä.
Tutkimus osoittaa myös sedimenttien hyödyllisyyden lajien geneettisen historian jäljittämisessä. Seuraavat vaiheet sisältävät syvällisen analyysin vuosituhansien aikana tapahtuneista sopeutumisista.
Lisätietoja: Mikä on mikrolevien lepotila?
Lepotila on yleinen selviytymismekanismi elävissä organismeissa, joka mahdollistaa organismien selviytymisen epäedullisina aikoina. Mikrolevillä, kuten Skeletonema marinoi, tämä tila ilmenee erikoistuneiden solujen muodostumisena, joilla on paksut seinät ja energian varastoja. Nämä "lepovaiheet" voivat kestää valon, hapen tai äärimmäisten lämpötilojen puutteen.
Kun ympäristöolosuhteet muuttuvat jälleen suotuisiksi, nämä solut aktivoivat "heräämisen" aineenvaihdunnassaan. Tämä prosessi sisältää solutoimintojen asteittaisen uudelleenaktivoinnin, mukaan lukien fotosynteesi ja jakautuminen. Toisin kuin pelkkä tauko, lepotila vaatii monimutkaisia fysiologisia sopeutuksia, kuten suojaavien proteiinien tuotantoa.
Tieteilijät erottavat tämän strategian itiöiden muodostamisesta tai talvilevosta. Mikrolevillä se liittyy usein kausivaihteluihin: talvella solut syöksyvät sedimentteihin jäätymisen välttämiseksi ja nousevat sitten keväällä. Jotkut lajikkeet voivat kuitenkin pysyä inaktiivisina tuhansia vuosia, kuten Baltianmeren tutkimus on paljastanut.
Tämä kyky herättää kysymyksiä elämän rajoista. Miten nämä organismit säilyttävät solujensa eheyden niin pitkään? Ovatko niiden korjausmekanismit edelleen aktiivisia? Nämä ovat kysymyksiä, joita "ekologinen elvytys" tutkii, käyttäen näitä mikroleviä malleina äärimmäisen pitkäikäisyyden tutkimiseen.