Θαλάσσιο χιόνι: Η «κολλώδης» υφή του καθορίζει πόσος άνθρακας φτάνει στα βάθη των ωκεανών
Νέα μελέτη στο Science δείχνει ότι τα πιο ιξώδη σωματίδια του θαλάσσιου χιονιού αντέχουν στα βακτήρια και μεταφέρουν περισσότερο άνθρακα στα βαθιά ύδατα.
Η κολλώδης υφή του λεγόμενου «θαλάσσιου χιονιού» επηρεάζει καθοριστικά την ποσότητα του άνθρακα που αποθηκεύεται στα βάθη των ωκεανών, σύμφωνα με νέα επιστημονική μελέτη που δημοσιεύθηκε στις 8 Οκτωβρίου στο περιοδικό Science. Την έρευνα πραγματοποίησαν επιστήμονες του Ινστιτούτου Ωκεανογραφίας Scripps του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια στο Σαν Ντιέγκο και του Πανεπιστημίου του Λίνκολν.
Το θαλάσσιο χιόνι αποτελείται από μικροσκοπικές συστάδες νεκρού πλαγκτόν, αποβλήτων, βλέννας, ορυκτών και άλλων οργανικών υπολειμμάτων που βυθίζονται διαρκώς από την επιφάνεια προς τον βυθό. Στην πορεία τους μεταφέρουν άνθρακα προς τα βαθύτερα ύδατα, όπου ένα μέρος του μπορεί να παραμείνει αποθηκευμένο για εκατοντάδες ή και χιλιάδες χρόνια.
Τι έδειξαν τα ευρήματα
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι το ιδιαίτερα γλοιώδες θαλάσσιο χιόνι αντιστέκεται στη διάσπαση από βακτήρια. Τα σωματίδια με υψηλό ιξώδες, δηλαδή με μεγαλύτερη αντίσταση στη ροή, μπορούν να μεταφέρουν περισσότερο από εξαπλάσια ποσότητα άνθρακα στα βάθη σε σχέση με τα λιγότερο ιξώδη.
Οι εκτιμήσεις των επιστημόνων αναφέρουν ότι το θαλάσσιο χιόνι απομακρύνει από την επιφάνεια πάνω από 10 γιγατόνους άνθρακα τον χρόνο. Μόνο περίπου 2 γιγατόνοι φτάνουν σε βάθη όπου η αποθήκευση μπορεί να είναι μακροχρόνια, καθώς μεγάλο μέρος του υλικού αποσυντίθεται ή ανακυκλώνεται νωρίτερα.
Οι εικόνες έδειξαν ότι τα βακτήρια αποικίζουν πολύ πιο εύκολα τις λιγότερο ιξώδεις περιοχές κοντά στην επιφάνεια των σωματιδίων. Οι εσωτερικές, πιο παχιές περιοχές λειτουργούν ως φυσικό εμπόδιο, που τα βακτήρια πρέπει να διασπάσουν σταδιακά για να προχωρήσουν βαθύτερα.
Τα εργαστηριακά πειράματα επιβεβαίωσαν ότι το πιο ιξώδες υλικό χρειάζεται περισσότερο χρόνο για να αποικοδομηθεί. Προσομοιώσεις σε υπολογιστές υπέδειξαν επίσης ότι τα ανθεκτικά αυτά σωματίδια βυθίζονται σε μεγαλύτερα βάθη πριν διαλυθούν.
Η νέα τεχνική απεικόνισης
Η μελέτη βασίστηκε σε μέθοδο που έως τώρα δεν ήταν διαθέσιμη: την άμεση παρατήρηση μεμονωμένων ζωντανών βακτηρίων καθώς κινούνται μέσα στη δομή της βλέννας. Οι ερευνητές συνδύασαν τρισδιάστατη συνεστιακή μικροσκοπία με εξειδικευμένα φθορίζοντα μόρια και κατάφεραν για πρώτη φορά να χαρτογραφήσουν τη μικροσκοπική δομή του υλικού.
«Η παρατήρηση μεμονωμένων βακτηρίων να αλληλεπιδρούν με τη φυσική δομή της βλέννας δεν ήταν ποτέ εφικτή στο παρελθόν», δήλωσε ο Μπράις Ίνμαν, ο οποίος ξεκίνησε την έρευνα το 2021 ως μεταδιδακτορικός υπότροφος στο Scripps. Μετά από τέσσερα χρόνια ανεπιτυχών προσπαθειών, εκείνος και οι συνεργάτες του, μεταξύ αυτών ο μικροβιολόγος και ομότιμος καθηγητής Φαρούκ Αζάμ, ανέπτυξαν λειτουργική προσέγγιση το 2025. Η τεχνική περιγράφεται σε συνοδευτική μελέτη στο Nature Communications.
Ο Ίνμαν εξήγησε τον μηχανισμό με παρομοίωση: «Σκεφτείτε το σαν ένα σκουλήκι σε ένα μήλο: Η σάρκα είναι εύκολο να διαπεραστεί, αλλά ο πυρήνας είναι σκληρός για να τον μασήσει».
Πιθανές εφαρμογές σε άλλα οικοσυστήματα
Η νέα μέθοδος θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί και για τη μελέτη των αλληλεπιδράσεων βακτηρίων και βλέννας σε άλλα περιβάλλοντα. Παρόμοιες σχέσεις εμφανίζονται στους κοραλλιογενείς υφάλους, στα υποθαλάσσια δάση φυκιών, στα ριζικά συστήματα των φυτών, καθώς και στο πεπτικό σύστημα ανθρώπων και ζώων.
