Επιστήμονες του Scripps Institution of Oceanography του UC San Diego ανέπτυξαν μια νέα τεχνική μικροσκοπίας που δείχνει ότι το ιξώδες —δηλαδή το πόσο «κολλώδες» είναι— του θαλάσσιου χιονιού επηρεάζει το πόσο γρήγορα διασπάται και πόσο βαθιά βυθίζεται στον πυθμένα. Η μελέτη τους, που δημοσιεύτηκε στις 8 Οκτωβρίου στο περιοδικό Science, διαπίστωσε ότι τα πιο κολλώδη σωματίδια θαλάσσιου χιονιού μπορούν να μεταφέρουν πάνω από έξι φορές περισσότερο άνθρακα στα βάθη των ωκεανών από ό,τι τα λιγότερο ιξώδη σωματίδια.
Το θαλάσσιο χιόνι περιγράφει μικροσκοπικές συστάδες οργανικών και ανόργανων υπολειμμάτων —βλέννα, περιττώματα, ιλύς, νεκρό πλαγκτόν και άλλα— που πέφτουν από τα ρηχά νερά προς τα βάθη. Καθώς βυθίζονται, μεταφέρουν μαζί τους τόνους άνθρακα. Οι επιστήμονες εκτιμούν ότι το θαλάσσιο χιόνι απομακρύνει περισσότερους από 10 γιγατόνους άνθρακα από την επιφάνεια κάθε χρόνο. Ωστόσο, μόνο 2 γιγατόνοι πιστεύεται ότι βυθίζονται αρκετά βαθιά ώστε να αποθηκευτούν για εκατοντάδες ή χιλιάδες χρόνια.
Οι ερευνητές αναζητούσαν εδώ και καιρό τους παράγοντες που περιορίζουν αυτό το ουσιώδες μέρος του κύκλου του άνθρακα. Η νέα μελέτη από το Scripps Institution of Oceanography και το University of Lincoln αποκάλυψε ότι το ιξώδες του θαλάσσιου χιονιού μπορεί να έχει σημαντική επίδραση στο πόσο γρήγορα διασπάται και πόσο μακριά βυθίζεται. Είναι η πρώτη φορά που επιστήμονες μελετούν ζωντανά βακτήρια να αλληλεπιδρούν με τη φυσική δομή του θαλάσσιου χιονιού, ή οποιασδήποτε βλέννας γενικότερα.
Τέτοιες αλληλεπιδράσεις είναι κρίσιμες για την υγεία της ζωής στον πλανήτη, καθώς κοραλλιογενείς ύφαλοι, δάση φυκιών, ριζικά συστήματα φυτών της ξηράς και πεπτικοί σωλήνες ζώων και ανθρώπων βασίζονται όλα σε αλληλεπιδράσεις μεταξύ βλέννας και βακτηρίων. Οι ερευνητές λένε ότι τα ευρήματά τους και η νέα μέθοδος απεικόνισης βλέννας θα βοηθήσουν τους επιστήμονες που μελετούν τη συμπεριφορά των βακτηρίων μέσα στη βλέννα.
Η έρευνα ξεκίνησε το 2021, όταν ο Μπράις Ίνμαν (Bryce Inman), τότε μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Scripps Oceanography, άρχισε να αναζητά τρόπο να απεικονίσει αυτό που αποκαλεί «muscoscape», δηλαδή το τοπίο της βλέννας. Όπως εξηγεί, η παρατήρηση μεμονωμένων βακτηρίων να αλληλεπιδρούν με τη φυσική δομή της βλέννας δεν ήταν ποτέ πριν εφικτή. Μαζί με τον Φαρούκ Αζάμ (Farooq Azam), μικροβιολόγο και ομότιμο καθηγητή στο Scripps, χρειάστηκαν τέσσερα χρόνια προσπαθειών ώσπου το 2025 να βρουν τρόπο να το καταφέρουν.
Χρησιμοποιώντας συνδυασμό τρισδιάστατης συνεστιακής μικροσκοπίας και εξειδικευμένων φθοριζόντων μορίων, οι ερευνητές μπόρεσαν να χαρτογραφήσουν το «φυσικό ανάγλυφο» μεμονωμένων συστάδων θαλάσσιου χιονιού και να δουν πώς αλληλεπιδρούν τα βακτήρια με αυτό. Διαπίστωσαν ότι τα βακτήρια μπορούν να αποικίσουν πολύ πιο εύκολα τις λιγότερο ιξώδεις περιοχές κοντά στην επιφάνεια του σωματιδίου, ενώ οι πιο κολλώδεις περιοχές βαθύτερα στο εσωτερικό είναι δυσπρόσιτες. Ο Ίνμαν παρομοιάζει τη διαδικασία με ένα σκουλήκι σε ένα μήλο: «η σάρκα τρυπιέται εύκολα, αλλά ο πυρήνας είναι δύσκολο να μασηθεί».
Σε μια σειρά εργαστηριακών πειραμάτων, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι τα πιο ιξώδη σωματίδια θαλάσσιου χιονιού χρειάζονται περισσότερο χρόνο για να διασπαστούν και να κατακερματιστούν από τα βακτήρια. Προσομοιώσεις σε υπολογιστή υποδεικνύουν επίσης ότι όσο πιο κολλώδες είναι το θαλάσσιο χιόνι, τόσο πιο βαθιά θα βυθιστεί. Ο Ίνμαν και οι συνεργάτες του εκτιμούν ότι τα υψηλού ιξώδους σωματίδια μπορούν να μεταφέρουν πάνω από έξι φορές περισσότερο άνθρακα στα βάθη σε σύγκριση με τα χαμηλού ιξώδους. «Το πόσο μακριά μπορεί να βυθιστεί το θαλάσσιο χιόνι είναι ένα εκπληκτικά περίπλοκο πρόβλημα, και εμείς προσθέσαμε ένα ακόμη —πολύ κολλώδες— κομμάτι στο παζλ», δήλωσε ο Ίνμαν.
Τα ευρήματα δεν αφορούν μόνο τον κύκλο του άνθρακα στη Γη, αλλά και όσους μελετούν τον ρόλο της βλέννας σε τομείς από την ανθρώπινη υγεία έως την ανάκαμψη των κοραλλιογενών υφάλων. Η βλέννα, σύμφωνα με τον Ίνμαν, έχει «εκπληκτική ποσότητα δομής»: εξογκώματα, ρωγμές και άλλες δομές σε κλίμακα μικρότερη από τα βακτήρια, που οι ερευνητές δεν γνώριζαν. Η μέθοδος περιγράφεται αναλυτικά σε συνοδευτική εργασία στο Nature Communications, ενώ πρόσθετη χρηματοδότηση παρείχαν το Simons Foundation και το Engineering and Physical Sciences Research Council.
Σχόλια