Bilim insanları, on binlerce yıldır donmuş permafrost tabakasında uyuyan antik mikropların yeniden hayata döndüğünü ve kısa sürede karbondioksit (CO2) üretmeye başladığını keşfetti. Bu durum, iklim değişikliği üzerinde önemli etkilere yol açabilir.
Yeni araştırmalar, günümüzden 40.000 yıl öncesine kadar uzanan bir dönemde permafrostun derinliklerinde uykuda olan mikropların, gelecekteki iklim koşullarında, özellikle de daha uzun süren Arktik yazlarında, sadece birkaç ay içinde yeniden aktif hale gelebileceğini gösteriyor. Bu mikropların yılın bir bölümünde bile aktifleşmesi, bilim insanlarını bir geri besleme döngüsünün tetiklenebileceği konusunda uyarıyor. Bu döngü, permafrostun daha hızlı çözülmesine ve küresel ısınmanın hızlanmasına neden olabilir.
Permafrost, en az iki yıl boyunca donmuş halde kalmış toprak, kaya ve buz karışımıdır. Sıcak hava dalgaları permafrostun en üst katmanını, yani aktif katmanı çözebilir. Ancak antik mikroplar çok daha derinlerde bulunur ve ancak sıcaklıklar önemli ölçüde yükselip uzun süre devam ettiğinde çözülürler. Yapılan yeni çalışma için araştırmacılar, arazisinin %85'i permafrostla kaplı olan Alaska'ya gitti.
Araştırmanın baş yazarı, geobiyoloji alanında doktora sonrası araştırma görevlisi Tristan Caro, yaptığı açıklamada, "Alaska yazında tek bir sıcak gün olabilir, ancak asıl önemli olan yaz mevsiminin uzayarak bu sıcakların sonbahar ve ilkbahara kadar devam etmesidir" dedi.
Caro ve meslektaşları, Fairbanks yakınlarındaki Permafrost Araştırma Tüneli'nden örnekler topladılar. Tünel, yerin 15 metre (50 feet) altında yer alıyor ve permafrostun 107 metreden (350 feet) fazla derinliğine uzanıyor. Bu tünel, geç Pleistosen dönemindeki (129.000 ila 11.700 yıl önce) yaşama dair bir bakış sunuyor.
Amaçları, bu dönemde yaşamış mikropların yeniden canlanma ve büyüme oranlarını belirlemekti. Ancak Caro tünele girdiğinde, buzlu duvarlardan çıkan mamut ve bizon kemiklerinin dikkat çektiğini belirtti.
Caro, araştırmayı doktora öğrencisiyken yaptığını belirterek, "Oraya girdiğinizde ilk fark ettiğiniz şey, çok kötü koktuğudur. Bir mikrobiyolog için bu çok heyecan vericidir, çünkü ilginç kokular genellikle mikrobiyaldir" diye ekledi.
Laboratuvarda, araştırmacılar örneklere, döteryum olarak da bilinen olağanüstü ağır hidrojen atomları içeren suyla işlem yaptılar. Ardından örnekleri, -4, 4 veya 12 derece Santigrat (25, 39 veya 54 Fahrenheit) ayarlanan buzdolaplarında inkübe ettiler ve mikrobiyal aktivitedeki değişiklikler için düzenli olarak incelediler.
Caro, "Alaska yazında, bu sıcaklıkların permafrostun daha derin alanlarına ulaştığı gelecekteki iklim koşullarında ne olduğunu simüle etmek istedik" dedi.
Deneyin ilk ayında, ekipte pek bir değişiklik gözlemlenmedi, hatta daha sıcak olan iki örnekte bile. Birkaç mikrop uzun uykularından uyanmış olsa da, günlük olarak hücrelerin sadece %0.001 ila %0.01'i yeni, aktif olanlarla yer değiştiriyordu.
Ancak ilerleyen aylarda her şey değişti. Örneklerdeki döteryum, araştırmacıların mikropların hücrelerinin etrafındaki yağlı zarları inşa etmek için ne kadar su tükettiğini izlemelerine olanak sağladı. Bu, antik organizmaların, araştırmacıların kriyoprezervasyonda rol oynadığına inandığı glikolipidler adı verilen yağlı asitleri tercihli olarak ürettiğini ortaya çıkardı.
Araştırmaya göre, deneyin altı ayında 4 ve 12 derece Santigrat'ta inkübe edilen mikroplar, topluluk yapısında ve aktivite seviyelerinde "dramatik" değişiklikler geçirmişti. Örnekler, aktif permafrost katmanlarına göre daha az çeşitlilik gösteriyordu, ancak mikroplar daha modern muadilleri kadar aktifti ve hatta çıplak gözle görülebilen kaygan yapılar olan biyofilmler üretiyorlardı.
Caro, "Bu örnekler kesinlikle ölü değil" dedi.
Sonuçların, Arktik ve daha geniş anlamda Dünya'nın iklimi için önemli çıkarımları var, çünkü permafrosttaki mikroplar organik maddelerle beslenir ve bunları karbondioksit ve metana dönüştürürler. Küresel sıcaklıklar, dünyanın diğer bölgelerine göre Arktik'te daha hızlı yükseliyor, bu da permafrostun endişe verici oranlarda çözülmesine ve daha uzun süreler boyunca çözülmesine neden oluyor. Arktik yazları uzadıkça ve daha derin katmanlardaki sıcaklıklar arttıkça, antik mikrop kolonileri uyanabilir ve karbon salmaya başlayabilir.
Kuzey bölgelerindeki permafrost, şu anda Dünya atmosferindeki karbondioksitin yaklaşık iki katı kadar karbon depoluyor. Bu nedenle, büyük ölçekli salımlar iklim değişikliğine önemli ölçüde katkıda bulunabilir. Bu durum, daha fazla ısınmaya, daha fazla çözülmeye ve daha fazla ısınmaya yol açan kısır bir döngüyü tetikleyecektir.
Araştırmanın ortak yazarlarından Sebastian Kopf, yaptığı açıklamada, "İklim tepkilerindeki en büyük belirsizliklerden biri bu. Tüm bu donmuş toprağın çözülmesinin, tonlarca karbon depolandığı bildiğimiz bu bölgelerin ekolojisini ve iklim değişikliğinin hızını nasıl etkileyeceği henüz bilinmiyor" dedi.
Ancak araştırmacılar, çalışmanın yalnızca tek bir konumdan alınan antik mikropları incelediğini ve diğer bölgelerdeki mikropların ısınmaya farklı tepki verebileceğini belirtti.
Caro, "Dünyada Alaska, Sibirya ve diğer kuzey soğuk bölgelerde çok fazla permafrost var. Biz bunun sadece çok küçük bir dilimini örnekledik" diye ekledi.
