Yaşam dolu bir gezegen olmamızı sağlayan fotosentez, güneş enerjisini besin ağlarının yakıtına dönüştürür. Bu görevi üstlenen bitkiler, algler ve siyanobakteriler arasında, Dünya'daki en yaygın fotosentetik organizma olarak kabul edilen Prochlorococcus öne çıkar. Siyanobakteriler arasında bile oldukça küçük olan bu deniz mikrobu, habitatlarında ve ötesinde büyük bir etkiye sahiptir. Küresel oksijen üretiminin neredeyse üçte birini karşılar ve besin ağlarının temelini oluşturur.
Ancak yeni bir çalışma, Prochlorococcus ve onunla birlikte yaşayan canlıların, okyanus sıcaklıklarındaki artışa karşı daha önce düşünüldüğünden daha savunmasız olabileceğini ortaya koyuyor.
Prochlorococcus, güneş ışığı alan yüzey sularının %75'inden fazlasında bulunur. Özellikle tropik bölgelerde ve çevresinde yoğunlaşır; bu bölgelerin sıcak ve besin açısından fakir koşullarına iyi adapte olmuşlardır.
Çalışmanın baş yazarlarından okyanus bilimcisi, sıcak ve besin açısından fakir sular için bu mikrobu “o parlak, güzel mavi suların, Prochlorococcus dışında çok az canlı barındırmasının nedeni” olarak tanımlıyor.
Bu ısıya olan yatkınlığı göz önüne alındığında, bazı uzmanlar fosil yakıtların yakılması ve karbon yutaklarının kaybı sonucu artan okyanus sıcaklıklarında Prochlorococcus'un iyi durumda olacağını düşünüyordu. Ne var ki, yeni çalışma daha sıcak olmanın her zaman daha iyi olmadığını gösteriyor.
Araştırmacılar, ideal sıcaklık aralığının 19 ila 28 derece Santigrat olduğunu belirtiyor. Ancak tropik ve subtropik suların 75 yıl içinde bu üst sınırı aşması bekleniyor.
Araştırmacılar, “Uzun zamandır bilim insanları Prochlorococcus'un gelecekte iyi olacağını düşünüyordu, ancak en sıcak bölgelerde çok iyi değiller, bu da deniz besin ağının geri kalanı için daha az karbon ve dolayısıyla daha az yiyecek olacağı anlamına geliyor” diyor.
Bu mikroorganizmalar hakkındaki mevcut veriler büyük ölçüde laboratuvarda yetiştirilen hücrelerden elde edilmişti. Bu nedenle araştırmacılar, vahşi doğadaki Prochlorococcus'tan yeni veriler toplamak için yola çıktı.
Araştırmacılar, “Temel sorularım vardı” diyor. “Sıcakken mutlu mu oluyorlar? Yoksa sıcakken mutlu mu olmuyorlar?”
Bu sorulara yanıt bulmak için araştırmacılar, 13 yıl boyunca 90 araştırma gezisinde karşılaştıkları 800 milyar adet Prochlorococcus boyutundaki hücreyi analiz etti.
Bu analizi, Prochlorococcus gibi minik fitoplanktonları tespit etmek için özel olarak tasarlanmış, araştırmacı tarafından geliştirilen bir akış sitometresi kullanarak gerçekleştirdiler.
Araştırmacılar, gemideki cihazda bir lazer kullanarak mikroorganizmaları ölçtüler ve ardından çevrelerini minimum düzeyde rahatsız ederek Prochlorococcus büyümesini tahmin etmek için yerleşik yöntemlere dayalı istatistiksel bir model uyguladılar.
Hücre bölünme oranları enleme göre değişiklik gösteriyordu. Araştırmacılar bu farklılığı, ışık veya besin maddelerindeki değişimden ziyade su sıcaklığındaki değişimlere bağladı.
Mikroorganizmalar nispeten sıcak sularda, 19 ila 28 °C arasında en iyi performansı gösteriyordu, ancak bu aralığın hemen üzerindeki sıcaklıklarda şaşırtıcı bir şekilde zorlanıyorlardı. Hücre bölünme hızı, tolerans aralığının alt sınırındaki sıcaklıklarda kaydedilen hızın üçte birine kadar yavaşladı.
Araştırmacılar, “Tükenme sıcaklıkları düşündüğümüzden çok daha düşük” diye belirtiyor.
Tropik denizler, sıcaklıkları nedeniyle besin açısından fakirdir; bu da daha derin sulardan besinlerin yukarı doğru döngüsünü sınırlar. Prochlorococcus ve diğer siyanobakteriler, küçük boyutları ve temel unsurlara indirgenmiş genetik yapıları dahil olmak üzere çeşitli yollarla bu duruma adapte olmuşlardır.
Ek bagajlardan kurtulmanın faydalarına rağmen, bu durum mikroorganizmaların stres tepkisiyle ilgili antik genlerini kaybetmelerine neden olmuş olabilir, bu da onları hızla artan sıcaklıklar karşısında daha az dirençli hale getiriyor.
Bu durum, Prochlorococcus ile birlikte tropik ve subtropik bölgelerde baskın olan diğer siyanobakteri grubu Synechococcus için bir kapı aralayabilir. Synechococcus daha sıcak suyu tolere edebilir ancak daha fazla besine ihtiyaç duyar. Eğer Prochlorococcus'taki herhangi bir gelecekteki düşüşten faydalanırsa, bunun besin ağlarını nasıl etkileyeceğini henüz bilmiyoruz.
Araştırmacılar, “Eğer Synechococcus hakim olursa, diğer canlıların milyonlarca yıldır Prochlorococcus ile etkileşim kurdukları şekilde onunla etkileşim kurup kuramayacakları kesin değil” diyor.
Çalışma, bu yüzyılın sonuna kadar, ılımlı bir ısınma senaryosunda tropiklerde Prochlorococcus verimliliğinin %17, daha şiddetli bir ısınmayla ise %51 oranında düşebileceğini öne sürüyor. Küresel olarak ise ılımlı ısınmada %10, daha aşırı senaryoda ise %37 oranında bir düşüş beklenebilir.
Araştırmacılar, “Coğrafi dağılımları kutuplara doğru, kuzeye ve güneye doğru genişleyecek” diyor. “Yok olmayacaklar, ancak habitatları kayacak.”
Çalışmanın yazarları, metodolojinin ısıya dayanıklı nadir türleri maskeleyebilecek sınırlamaları olabileceğini belirtiyor. Veriler çeşitli okyanus bölgelerini kapsasa da, birçok önemli tropik alan hala dışarıda bırakılmış durumda.
Araştırmacılar, “Bu, şu anki verilerimiz için en basit açıklama” diyor. “Isıya toleranslı türlere dair yeni kanıtlar ortaya çıkarsa, bu keşfi memnuniyetle karşılarız. Bu kritik organizmalar için umut verecektir.”
Çalışma, Nature Microbiology dergisinde yayımlandı.
