Avgusta 2019 je na Islandiji potekal pogreb ledenika Okjökull, prvega islandskega ledenika, izgubljenega zaradi podnebnih sprememb. Skupnost je dogodek obeležila s plaketo v znak priznanja tej nepovratni spremembi in resnim vplivom, ki jih predstavlja. Globalno so se stopnje taljenja ledenikov v zadnjih petih letih skoraj podvojile, s povprečno izgubo 832 mmw.e. (v milimetrih ekvivalenta vode) v letu 2015 povečale na 1.243 mmw.e. leta 2020. Ta visoka stopnja izgube zmanjšuje glacialne zaloge sladke vode in spreminja strukturo okoliškega ekosistema.
V zadnjih 10 letih je segrevanje na Arktiki tako hitro preseglo napovedi, da znanstveniki zdaj ugotavljajo, da se poli segrevajo štirikrat hitreje kot preostali del sveta. To je privedlo do taljenja ledenikov in odtaljevanja permafrosta, ki naj bi se dogajal šele leta 2050 ali kasneje. V Sibiriji in severni Kanadi je ta nenadna otoplitev ustvarila udrte formacije tal, znane kot termokarst, kjer je najstarejši in najgloblji permafrost prvič izpostavljen toplemu zraku v stotinah ali celo tisočih letih.
Ali se bo permafrost hitreje odtajal s povečevanjem infiltracije vode? In če je tako, kateri dolgo zamrznjeni organizmi se lahko »prebudijo«?
Permafrost pokriva 24 odstotkov zemeljske površine, sestavine tal pa se razlikujejo glede na lokalno geologijo. Arktična območja ponujajo neraziskano mikrobno biotsko raznovrstnost in mikrobne povratne informacije, vključno s sproščanjem ogljika v ozračje. Na nekaterih lokacijah je zakopan ogljik iz obdobji stotine milijonov let. Plasti lahko še vedno vsebujejo starodavne zamrznjene mikrobe, pleistocensko megafavno in celo pokopane žrtve črnih koz. Ker se permafrost vse hitreje tali, je nov izziv znanstvenikov odkriti in identificirati mikrobe, bakterije in viruse, ki se lahko mešajo.
Nekateri od teh mikrobov so znanstvenikom znani. Metanogena Arheja, na primer presnavlja ogljik v tleh, da sprosti metan, močan toplogredni plin. Drugi mikrobi permafrosta (metanotrofi) uživajo metan. Ravnotežje med temi mikrobi igra odločilno vlogo pri določanju prihodnjega segrevanja podnebja.
Drugi so znani, vendar imajo po izpustu nepredvidljivo vedenje. Novi dokazi o premikanju genov med odmrznjenimi ekosistemi kažejo na prestrukturiranje na več ravneh. V Arktičnem oceanu so planktonske bakterije Chloroflexi pred kratkim pridobile gene, ki se uporabljajo za razgradnjo ogljika iz kopenskih vrst Actinobacteria. Ko so v arktičnih rekah, ki so nabrekle od tal, sedimenti odtajali permafrost v morje, so prevažali tudi gene za predelavo ogljika v permafrostu.
Skrite grozote
Odtaljevanje permafrosta v Sibiriji je leta 2018 povzročilo izbruh antraksa in smrt 200.000 severnih jelenov in otroka. Trdovratne spore Bacillus anthracis lahko predstavljajo izjemo od brutalnega cikla zamrzovanja in odtaljevanja, ki razgradi občutljivejše bakterijske in virusne patogene. Njegove prilagodljive lastnosti so mu omogočile, da ostane zamrznjen in je sposoben preživeti skozi stoletja neaktivnosti.
Organizmi, ki so se razvili v izumrlih ekosistemih od kenozoika do pleistocena, se lahko pojavijo in komunicirajo z našim sodobnim okoljem na povsem nove načine. Potencialni primer je nastajajoča vrsta Ortopoxvirus Alaskapox, ki povzroča kožne lezije, v zadnjih petih letih se je dvakrat pojavila in izginila na Aljaski. Možno je, da se je virus prenašal v stiku med živalmi in človekom, vendar izvor tega novega virusa ostaja neznan.
Arktični mikrobiomi vsebujejo prožne in trdožive mikrobe, prilagojene mrazu. Nekatere vrste preživijo kot psihrofili, vrsta specializiranih vrst, ki so močno prilagojene dolgotrajni izpostavljenosti razmeram podmrzovanja. Te vrste se lahko s segrevanjem izgubijo. Drugi preživijo tako, da so zelo prilagodljivi in naseljujejo številne raznolike niše. Razumevanje ekologije in genomske raznolikosti teh splošnikov ponuja okno v mikrobiom Nove Arktike. Ti splošni mikrobi, ki se prilagajajo različnim razmeram, so verjetno zmagovalci, saj izgubimo kriosfero.
Obstajajo tudi mikrobi, ki so znanstvenikom neznani, kar lahko predstavlja povsem novo grožnjo
Jasno je, da bolj kot bomo Arktiko naredili toplejšo, bolj čudna bo, saj temperature na površini postajajo bolj ekstremne, odtaljevanje pa se poglablja. Z združevanjem mikrobov, ki se prebujajo iz globokih in površinskih razmer, kakršnih v človeški zgodovini še ni bilo, je težko natančno oceniti tveganja brez izboljšanih arktičnih naborov podatkov o mikrobih. Pozorni moramo biti tako na znane neznanke, kot so bakterije, odporne na antibiotike, kot na neznane neznanke, vključno z morebitnimi tveganji zaradi vstajenja antičnih in slabo opisanih virusnih genov iz arktičnega ledu s strani sintetičnih biologov.
Zaradi vseh teh razlogov moramo pripraviti smernice za prihodnje raziskave na Arktiki. Ko se povečuje potovanje po regiji, povečuje se tudi izvoz in uvoz patogenov. Smernice, ki jih vesoljske agencije upoštevajo za preprečevanje medplanetarne kontaminacije, lahko zagotovijo okvir za varno nadaljevanje preiskav mikrobov. Za zaščito skupnosti na Arktiki in zunaj nje je treba sprejeti ukrepe za biološki nadzor. Medtem ko se Arktika še naprej spreminja, je jasno nekaj: ker podnebne spremembe 21. stoletja segrevajo to odlagališče mikrobov, bomo obseg posledic zagotovo kmalu občutili.
Novinar
