Prokarióták: az éghajlatváltozás elhozhatja a Föld legősibb élőlényeinek uralmát, ami nagyon rossz hír

A sejtmag nélküli egysejtűek, a prokarióták teszik ki a világtenger biomasszájának csaknem harminc százalékát

Fotó: Elter Tamás

A világ óceánjai milliárdnyi, az emberi szem számára láthatatlan mikroszkopikus élőlénynek adnak otthont. A prokarióták néven ismert apró lények jelenleg a világ óceánjaiban élő élet mintegy 30%-át teszik ki. Ezek a szervezetek fontos szerepet játszanak az óceánok egyensúlyának megőrzésében. Egy új tanulmány szerint azonban ez az egyensúly most veszélybe került a globális éghajlatváltozás miatt, ezért a prokarióták egyre inkább uralhatják a tengeri környezete, ami nagyon rossz hír a közeljövő szempontjából.

A prokarióták olyan sejtmag nélküli élőlények amik közé a baktériumok és az archaeák tartoznak - ez utóbbiak egy másik típusú sejtmag nélküli egysejtű csoport képviselői. Úgy gondolják, hogy ezek a szervezetek a legrégebbi sejtalapú életformák a Földön. 

Úgy gondolják, hogy a prokarióták a legrégebbi sejtalapú életformák a Földön
Fotó: Kateryna Kon-Live Science

Az egész bolygón virágoznak, szárazföldön és vízben egyaránt, a trópusoktól a sarkokig. Annak ellenére, hogy a prokarióták mikroszkopikus élőlények, rendkívül jelentős  részesedéssel rendelkeznek a földi biomasszában. 

A számítások szerint a bolygó minden egyes emberére fejenként mintegy kettő tonna tömegű prokarióta jut. 

A prokarióták kulcsszerepet játszanak az élővilág táplálékláncában, főleg a tengeri környezetben.

Prokarióták: különleges tengeri élőlények, amiknek nem kéne elszaporodni

A tengeri prokarióták rendkívül gyors ütemben szaporodnak – ez a folyamat pedig sok szenet bocsát ki. A 200 méteres óceánmélységig élő prokarióták évente körülbelül 20 milliárd tonna szenet termelnek, vagyis kétszer annyit, mint az emberiség egy évben. Ezt a hatalmas szénkibocsátást a fitoplankton – egy másik típusú mikroszkopikus növényi egysejtű organizmus – egyensúlyozza ki, amely a napfényt és a szén-dioxidot a fotoszintézis révén energiává alakítja. A fitoplankton, illetve más óceáni folyamatok az emberiség által a légkörbe bocsátott szén egyharmadát nyelik el évente. 

Növényi fitoplankton szervezetek mikroszkópos képe
Fotó: Karl Bruun, Nostoca Algae Laboratory/Nikon Small World

Ez a folyamat pedig segít a globális felmelegedés ütemének korlátozásában. Az, hogy a prokarióták hogyan reagálnak a felmelegedésre, kulcsfontosságú annak megértéséhez, hogyan változhat meg a világ óceánjainak finom egyensúlya egy melegebb világban. A Nature Communications szaklapban közölt új tanulmány ezt a fontos kérdést vizsgálta.

Az éghajlatváltozás ősi teremtmények uralmát hozhatja el 

A kutatók azt akarták megjósolni, hogy az éghajlatváltozás hogyan befolyásolja a tengeri prokarióták biomasszája, vagyis teljes globális tömegének az alakulását. Azt is vizsgálták, hogy mindez hogyan hat a szén-dioxid kibocsátásukra. A tudósok ennek érdekében olyan számítógépes modelleket fejlesztettek ki, amelyekkel több évtizedes adatsorokat integráltak a világ óceánjain végzett tudományos felmérések tucatjaiból. 

Az eredmények azt mutatják, hogy a prokarióták a klímaváltozás valószínűsíthető győztesei a többi tengeri élőlényhez képest.  Az óceánok felmelegedésének minden egyes foka esetén a prokarióták biomasszája körülbelül 1,5%-kal csökken- írja a Lives Science az új tanulmányra hivatkozva.

A globális éghajlatváltozás, illetve felmelegedés a tengeri prokarióták  tömeges elszaporodását okozhatja
Fotó: Dr_Microbe/Live-Science

Ez kevesebb mint fele a planktonok, halak és tengeri emlősök esetében előre jelzett 3–5%-os csökkenésnek. 

Mindez azt jelenti, hogy a jövőbeni tengeri ökoszisztémáknak alacsonyabb lesz alacsonyabb a biomassza mennyisége, amit egyre inkább a prokarióták fognak uralni. 

Ez a folyamat a rendelkezésre álló tápanyagok és energia nagyobb hányadát a prokarióták felé hajtja, ami viszont azzal fog együtt járni, hogy a tengeri ökoszisztéma magasabb rendű élőlényei, köztük gazdasági szempontból fontos csoportok, mint például a halak egyedszáma csökken. De a kutatók egy másik fontos összefüggést is felfedeztek. A világtenger hőmérsékletemelkedésének minden egyes fokára azt jósolják, hogy az óceánok felszíntől számított 200 méteres mélységéig élő prokarióták további plusz 800 millió tonna szenet fognak kibocsátani évenként. Ez megegyezik az Európai Unió jelenlegi teljes éves kibocsátásával.

A sejtmag nélküli egysejtűek elszaporodnak az éghajlatváltozás miatt, és ez gond lehet

Az éghajlatváltozás miatt a Föld óceánjainak átlaghőmérséklete várhatóan 1°C és 3°C növekszik e század végére, hacsak drasztikusan nem csökken az üvegházgázok kibocsátása – vélik a tanulmány szerzői. Ha a prokarióták által termelt szén mennyisége az előrejelzéseknek megfelelően növekszik, ez az óceánok szén-dioxid elnyelését csökkentheti. Mi több, a globális halállománynak az éghajlatváltozás miatti hanyatlására vonatkozó jelenlegi előrejelzések általában nem veszik figyelembe, hogy a világóceán felmelegedése milyen hatással lesz a tengeri táplálékláncra, ha a prokarióták dominanciája jelentősen megnövekszik.

Fitoplankton virágzás a Barents-tengeren
Fotó: The Conservation

 Ez azt jelenti, hogy a halállomány várható csökkenéseket valószínűleg alábecsülik. 

A halpopuláció csökkenése pedig komoly problémát okozhat a globális élelmiszer-ellátásban, mivel az óceánok jelenleg mintegy 3 milliárd ember számára jelentik a fő fehérjeforrást. A friss kutatás fontos lépés a tengeri prokarióták változó szerepének feltárásában, de ennek ellenére maradnak jelentős bizonytalanságok is. Egyrészt, az éghajlatváltozás olyan változásokat is okozhat, amit eddig nem vettek figyelembe a különféle modellek. Másrészt, az sem világos, hogy a prokarióták milyen gyorsan alkalmazkodnak a megváltozott új környezeti feltételekhez. 

Az eddigi modellek nem vették figyelembe a prokarióták elszaporodása és a globális felmelegedés közötti összefüggéseket (a kép illusztráció)
Fotó: AFP/Fred Tanneau

Több ismert kutatás is azt mutatja, hogy egyes baktériumok nagyon gyorsan, akár néhány héten belül is olyan új tulajdonságokat fejleszthetnek ki, amelyek megkönnyítik a túlélésüket, illetve alkalmazkodásukat. Ezért is fontos a prokarióták alkalmazkodási képességeinek jobb megértése, különös tekintettel arra, hogy az éghajlatváltozás hogyan érintheti őket.