Az élénk kék színűek lehetnek az Emiliana huxleyi moszattelepek, a Barents-tengerben, 2011. augusztus 14-én.

Fotó: NASA

Az Emiliania huxleyi nevű fitoplanktonnal, a kieli GEOMAR Helmhotz Óceánkutató Központban végzett, egyedülálló, hosszú távú kísérletek eredményei arra utalnak, hogy a moszatok evolúciós képessége sokkal jobb, mint ahogy korábban gondolták. Német kutatók először mutatták ki laboratóriumi evolúciós kísérletekben, hogy a többféle evolúciós alkalmazkodás nem feltétlenül gyengíti egymást, a különböző stresszhatások alkalmával. A tengerek mészmoszatai például, az evolúció eredményeként, egyszerre képesek alkalmazkodni a víz melegedéséhez és savasodásához.

A szakemberek remélik, arra is választ kapnak, hogy a tengerben élő mikrobák evolúciója hogyan befolyásolja azt a folyamatot, amelynek során a szén-dioxid a mélytengeri rétegekbe kerül, és az is ki fog derülni, hogy a laboratóriumi eredmények természetes tengeri környezetben is érvényesek-e.

A kutatók tapasztalatai szerint nem igazolódott az a népszerű elgondolás, hogy az éghajlatváltozásból adódó savasodás és melegedés miatti kétféle evolúciós alkalmazkodás zavarja egymást.

„Bár a kísérlet laboratóriumi körülmények között folyt, egyértelműen megmutatta, hogy egy olyan tengeri mikroba, mint az Emiliania huxleyi, nagy evolúciós alkalmazkodási képességgel rendelkezik. Az eredmények alapján a tengerek jövőjére vonatkozó előrejelzéseknek mindenképpen figyelembe kell venni az megváltozott életkörülmények miatti változásokat” – mondja Lothar Schlüter, a Nature Climate Change folyóirat októberi számában megjelent cikk első szerzője, a GEOMAR PhD-hallgatója.

A kísérletek a norvégiai Raunefjord vizéből származó, egyetlen Emiliania huxleyi egysejtűvel kezdődtek. Laboratóriumi körülmények között a moszatok körülbelül napi egyszeri sejtosztódással szaporodnak, így a kutatók számos azonos génállományú kultúrához jutottak.  Öt kultúrát „kontroll” (15 °C), ötöt magas (26 °C) vízhőmérsékleten tartottak, miközben három különböző szén-dioxid-koncentrációt állítottak be: az egyik a mai körülményeknek felelt meg, ez tekintették „kontroll” értéknek; a másik az Éghajlat-változási Kormányközi Testület (Intergovernmental Panel on Climate Change) számításai szerinti legmagasabb CO2 koncentráció; a harmadik a lehetséges legnagyobb savasodást modellezte.

Egy év múlva – ennyi idő alatt körülbelül 460 moszatnemzedék nőtt fel – a kutatók megvizsgálták, hogyan reagáltak az alkalmazkodott és a kontroll populációk a magas hőmérsékletre ötnapos időszakok alatt: az alkalmazkodó populációk 26 fokon, a szén-dioxid-szinttől függetlenül gyorsabban szaporodtak, mint a másik csoport tagjai.

Magas hőmérsékleten az alkalmazkodott kultúrák még több új biomasszát termeltek, és körülbelül kétszer annyi kalcitlemezt, mint a kontrollcsoport.

A kutatók arra a meglepő következtetésre jutottak, hogy azok a kultúrák alkalmazkodtak a legjobban az újonnan rájuk kényszerített magas hőmérséklethez, amelyeknek egy évig a legnagyobb CO2-koncentrációt és a legmagasabb hőmérsékletet kellett elviselniük. „Több száz nemzedék alatt kifejlődött az a populáció, mely a tenger savasodását és a felmelegedést is jól tűri” – vonja le a következtetést Schütler.

három darab Emiliana huxleyi

Fotó: GEOMAR

Az egysejtű mészmoszatok, például az Emiliania huxleyi, fontos szerepet töltenek be a szén tenger mélyére kerülésében, ezért kíváncsiak voltak arra, hogy mekkora a kalcitlemezekben levő szervetlen és a sejtekben levő szerves szén mennyisége, az alkalmazkodás után. Majdnem ugyanakkora volt, mint a kontroll populációban, melyet a jelenlegi tengeri körülmények között tartottak. „Ez azt jelenti, hogy az evolúciósan alkalmazkodott algák fajsúlya ugyanakkora, mint az eredeti, tengervízből származó kultúráké.

A tengerkutatók ezt ballaszthatásnak nevezik, vagyis a szén a lesüllyedő, elhalt sejtekből vagy ürülékszemcsékből kerül a tenger mélyére, ahol hosszú időn át megőrződik, így a tenger továbbra is hatékony széntartály marad, enyhítve az éghajlatváltozás hatásait” – magyarázza Thorsten Reusch professzor, a GEOMAR evolúciós ökológiai részlegének vezetője.

2012-ben már kimutatták, hogy az Emiliania huxleyi evolúció révén képes alkalmazkodni a tenger savasodásához.

„A világ leghosszabb távú és legsokrétűbb kísérlete a mi laboratóriumunkban folyik ebben a témában” – mondja Thorsten Reusch professzor. Az eredményeket most biogeokémiai modellekbe építik be, ezekkel kiszámítják a tengerek jövőbeli produktivitását és a széntartalékokat. Az evolúciós alkalmazkodás során kapott eredmények pedig segítenek a jövőbeni fitoplankton fajok vizsgálatában.

Forrás: ScienceDaily