Якщо ви раптом опинилися в малоймовірній ситуації, пірнаючи під арктичну кригу, ви зможете помітити шар, схожий на бруд, що покриває замерзлу нижню поверхню. Незважаючи на гадану млявість, ця зелена плівка насправді живе – і більше того, вона рухається, про що свідчить нове дослідження.
Подібне забарвлення викликається величезними спільнотами мікроскопічних водоростей, відомих як діатомові водорості. Нове дослідження, опубліковане в Proceedings of the National Academy of Sciences, показує, що всупереч попереднім припущенням, ці організми не перебувають у стані спокою, коли опиняються в пастці льоду, пише Discover Wildlife.
Натомість водорості залишаються активними та рухливими, вони здатні переміщатися за температур до -15°C – це найнижча температура, за якої будь-коли було зафіксовано рух еукаріотичної клітини, складного типу клітини, характерного для рослин, тварин і грибів.
Вчені відзначають, що рухливість водоростей всередині льоду підтримує теорію про те, що вони допомагають передавати ресурси через арктичний харчовий ланцюг, роблячи їх важливою частиною одного з найсуворіших середовищ на Землі.
Рух у замерзлому світі
Дослідження проводилося під час 45-денної експедиції через Чукотське море – шельфове море Північного Льодовитого океану, розташоване між Росією та Аляскою.
За допомогою наукового судна Sikuliaq команда зібрала крижані керни з 12 дослідницьких станцій протягом літа 2023 року, а потім досліджувала їх у лабораторії на борту з використанням спеціально сконструйованих мікроскопів. Зразки показали, що водорості дійсно залишаються активними всередині льоду.
Вчені потім відтворили крижані умови з тонкими шарами прісної та солоної води, імітуючи мікроканали, що природним чином формуються під час замерзання морської води. Дивно, але навіть у цих контрольованих умовах нижче нуля діатомові водорості продовжували ковзати.
“Це не кріобіологія з фільмів 1980-х. Діатомові водорості активні доти, доки температура не опуститься до -15°C, що просто неймовірно”, – каже Ману Пракаш, доцент біоінженерії Стенфордського університету і старший автор нового дослідження.
Подальші експерименти показали, що їхній рух забезпечується виділенням речовини, схожої на слиз. “Є полімер, що нагадує слиз равлика, який вони виділяють і який прилипає до поверхні, як канат із якорем. Потім вони тягнуть цей ‘канат’, і це дає їм силу для руху вперед”, – пояснює провідний автор дослідження, постдоктор Кінг Чжан.
Механізм працює за рахунок актинових і міозинових білків – тих самих, що викликають скорочення людських м’язів. Точно як ці молекулярні мотори функціонують за екстремального холоду, вчені мають намір вивчати далі.
Команда також помітила, що арктичні водорості ковзають швидше, ніж їхні помірні родичі, що свідчить про еволюційну адаптацію до полярних умов.
Двигун арктичного харчового ланцюга
Під час перебування в Арктиці команда також запустила дрон під лід, щоб вивчити водорості більш детально.
“Арктика біла зверху, але під крижаною поверхнею – зелена, абсолютно яскраво-зелена через водорості. У певному сенсі, це показує, що це не просто дрібниця, а значна частина харчового ланцюга, яка контролює те, що відбувається під льодом”, – каже Пракаш, зазначаючи, що водорості можуть підтримувати екосистеми, від риб до полярних ведмедів.
Вчені попереджають, що скорочення морського льоду і можливі скорочення бюджетів полярної науки можуть підірвати спроби зрозуміти, що саме відбувається. “Багато моїх колег кажуть, що через 25-30 років Арктики може вже не бути. Коли зникають екосистеми, ми втрачаємо знання про цілі гілки нашого дерева життя”, – додає Пракаш.