Wiadomości ERBN - Lepsze zrozumienie natury dzięki miniaturowym skamielinom
"Dno oceanów to prawdziwe cmentarzysko", mówi dr Heather Stoll. "Większość jego zawartości stanowią mikro-skamieliny, tworzące grube warstwy. Kopiąc głębiej prawdopodobnie dotrzemy do starszych szczątków, pozyskując próbki, których wiek będzie można określić z dużą dokładnością nawet na 60 milionów lat". Duża część powyższych skamielin to algi, które uległy zwapnieniu - ich wewnętrzny "szkielet" zbudowany jest z kalcytu (rodzaju węglanu wapnia) lub "okrzemek", a ich ściany boczne przyjęły formę krzemianu, powszechnie znanego jako pół-szlachetny kamień zwany opalem. "Powyższe opale są niczym szklane słoiki", tłumaczy dr Stoll. "W ich wnętrzu znajduje się cienka warstwa cząstek organicznych, wytworzonych przez algi podczas fotosyntezy. Skamielina może chronić zawartą w jej wnętrzu substancję organiczną przez miliony lat, stanowiąc rodzaj probówki, której wnętrze zawiera informacje na temat warunków, w jakich algi przebywały i ginęły". Grupa badawcza, którą kieruje dr Stoll, pozyskuje i bada materiały organiczne zawarte wewnątrz tych niewielkich "skorup", poszukując boru, kalcytu, izotopów węgla (np. 12C oraz 13C), a także izotopów tlenu (np. 18O oraz 16O. Ewolucja: przystosowywanie się do zmian klimatycznych Istnieją dowody na to, że sposób, w jaki powyższe algi absorbowały węgiel zawarty w wodach oceanów uległ zmianie wraz z upływem czasu. Obecnie algi mogą w sposób aktywny "pompować" dwuwęglany (HCO3) do wnętrza swych komórek, jeśli kwasowość otaczającego je środowiska lub stężenia węgla w nim tego wymagają. Z badań wynika jednak, że algi żyjące na Ziemi 60 milionów lat temu absorbowały powyższe substancje wyłącznie w drodze dyfuzji. "Poszukujemy nowych wskaźników biochemicznych, opisujących historyczne zmiany, w celu zbadania potencjalnej ewolucji tych zdolności", tłumaczy dr Stoll. Tworząc korelację pomiędzy historycznymi zmianami stężenia dwutlenku węgla (CO2), które było znacznie wyższe w okresie, gdy powstały najstarsze skamieliny, a sposobem, w jaki algi się do nich przystosowały, naukowcy maja nadzieję lepiej zrozumieć cykle węglowe, zachodzące w atmosferze i oceanach. Reakcje alg na zmiany klimatyczne oraz ich rola w cyklu węglowym są powiązane z tym, w jaki sposób zmiany zachodzące w klimacie, atmosferze oraz oceanach będą ze sobą powiązane w przyszłości. "Prace projektowe rozpoczęliśmy w 2009 roku, a uzyskane dotychczas wyniki dotyczą przede wszystkim odpowiedniej kalibracji wskaźników biochemicznych, w kontekście badania mechanizmów wychwytywania węgla", mówi dr Stoll. Przykładowo, bor jest jedną z substancji chemicznych, które pozwalają badać okres, w którym komórki alg musiały wytworzyć nowe mechanizmy wychwytywania węgla, gdy dyfuzja okazała się niewystarczająca ze względu na zbyt niskie stężenie CO2. "Kolejnym krokiem będzie określenie tempa dostosowywania się tych organizmów do różnorakich zmian środowiskowych", dodaje Stoll. "Prowadzimy kompleksowe badania, których celem jest określenie zarówno czasu, jak i sposobu dostosowywania się alg do zmian". "Środki finansowe zapewnione przez ERC okazały się niezbędnym elementem realizacji tego projektu", stwierdza dr Stoll. "Otrzymany grant pozwolił nam utworzyć zespół badawczy, do którego należą eksperci w dziedzinie skamielin, którzy identyfikują komórki oraz biolodzy, hodujący odpowiednie odmiany alg. Multidyscyplinarność zespołu zapewnia nowe spojrzenie i pozwala opracowywać innowacyjne rozwiązania". W ramach projektu algi są ponadto hodowane w warunkach zróżnicowanych pod względem stężenia CO2 oraz kwasowości. Łącząc powyższe podejścia naukowcy mają nadzieję uzyskać odpowiedź na szereg, pytań, np.: "Czy algi posiadają informację o wartości progowej stężenia CO2, której przekroczenie powoduje wyłączenie "pompy"? Jeśli tak, to czy oznacza to, że jedne gatunki przystosowują się lepiej, niż inne? Czy powyższe zjawiska mogą mieć w przyszłości wpływ na zdolność oceanów do absorbowania CO2 pochodzącego z atmosfery?" - Źródło: Dr Heather Stoll - Koordynator projektu: Universidad de Oviedo, Hiszpania - Nazwa projektu: Precedents for algal adaptation to atmospheric CO2: New indicators for eukaryotic algal response to the last 60 million years of CO2 variation - Akronim projektu: PACE - strona internetowa projektu PACE - finansowanie w ramach 7PR (wezwanie ERC): Grant na Rozpoczęcie Badań Naukowych 2009 - Wsparcie ze strony KE: 1,8 milionów euro - Czas trwania projektu: Pięć lat Słownik Okrzemki - rodzaj alg, jeden z najpowszechniej występujących rodzajów planktonu. Okrzemki to zwykle organizmy jednokomórkowe, różniące się od innych alg tym, że posiadają ścianę komórkową wysyconą krzemionką, w związku z czym mogą przyjmować formę mikro-skamielin. Opal - krzemian (rodzaj kamienia), powstający wewnątrz ścian komórkowych okrzemek. Kalcyt - minerał z gromady węglanów wapnia, występujący powszechnie w skorupach organizmów morskich, a także budulec skał wapiennych i marmuru. Bor - rozpuszczalny pierwiastek występujących w śladowych ilościach w atmosferze, odgrywający ważną rolę w funkcjonowaniu ścian komórkowych roślin. Izotopy - różne "wersje" tego samego pierwiastka, posiadające tę samą liczbę protonów w atomie, jednak różną liczbę neutronów. Przykładowo 13C to izotop węgla posiadający 13 neutronów w jądrze atomowym, wytwarzany przez żywe istoty, natomiast 12C to bardziej powszechny izotop tego pierwiastka, o 12 neutronach w jądrze atomowym.