بیدار شدن میکروب‌های ۴۰ هزار ساله پرمافراست و تهدید اقلیم جهانی

کشف حیات باستانی در اعماق آلاسکا

گروهی از پژوهشگران دانشگاه کلرادو بولدر با حفاری در یک تونل تحقیقاتی در نزدیکی شهر فربنکس آلاسکا، نمونه‌هایی از خاک منجمد دوران پلیستوسن را از عمق بیش از ۲۰ متر استخراج کردند. این خاک‌ها که هزاران سال از هرگونه جریان زندگی، نور و گرما به دور بوده‌اند، به آرشیوی منحصر به فرد از حیات باستانی تبدیل شده‌اند.

میکروب‌های یافت شده در این لایه‌ها متعلق به دورانی بین ۳۸ تا ۴۲ هزار سال پیش هستند؛ زمانی که عصر یخبندان شمالگان را فراگرفته بود. پژوهشگران برای درک واکنش این میکروارگانیسم‌ها به گرمایش، یک آزمایش کنترل‌شده را طراحی کردند.

آزمایش و جهش غیرمنتظره فعالیت زیستی

نمونه‌های خاک در محیط آزمایشگاهی در دمایی بین ۴ تا ۱۲ درجه سانتی‌گراد قرار گرفتند که شبیه‌ساز شرایط تابستان‌های امروزی آلاسکا است. برای رصد دقیق بازگشت فعالیت متابولیک، از آب غنی‌شده با دوتریم استفاده شد.

• در هفته‌ها و ماه‌های نخست، فعالیت میکروب‌ها بسیار کند بود؛ به طوری که تنها یک سلول از هر صد هزار سلول در روز جایگزین می‌شد.
• حدود شش ماه پس از آغاز آزمایش، این سکون طولانی ناگهان شکسته شد.
• نشانه‌های فعالیت بیولوژیک با سرعتی فراتر از انتظار ظاهر شد، کلونی‌ها رشد کردند و بایوفیلم‌ها شکل گرفتند.
• همزمان، انتشار گازهای گلخانه‌ای از جمله دی‌اکسیدکربن و متان به شدت افزایش یافت.

این جهش ناگهانی برای پژوهشگران غافلگیرکننده بود، زیرا نشان داد که فرآیندهای زیستی این میکروب‌ها نه تنها به میزان دما، بلکه به مدت زمان گرم ماندن محیط نیز وابستگی حیاتی دارند.

پرمافراست: بزرگترین منبع کربن جهان

اهمیت این کشف زمانی آشکار می‌شود که بدانیم پرمافراست (خاک دائماً یخ‌زده) حدود یک‌چهارم سطح نیمکره شمالی زمین را پوشش می‌دهد و به دلیل گرمایش جهانی در حال ذوب شدن است. این منطقه بزرگ، بزرگترین مخزن کربن در جهان محسوب می‌شود.

بر اساس تخمین‌ها، میزان کربن ذخیره‌شده در پرمافراست، دو برابر کل کربن موجود در جو زمین است. آزاد شدن این حجم عظیم کربن می‌تواند روند گرمایش زمین را به شکل فاجعه‌باری شتاب دهد.

تریستان کارو، نویسنده اصلی تحقیق، تأکید می‌کند که عامل اصلی تغییردهنده معادله، طولانی‌تر شدن دوره‌های گرم است: «ممکن است یک روز خیلی گرم در تابستان آلاسکا داشته باشید، اما آنچه معادله را تغییر می‌دهد، ادامه‌دار شدن گرما تا پاییز و حتی بهار است. این یعنی میکروب‌ها فرصت بیشتری برای بیدار شدن و فعالیت پیدا می‌کنند.»

نقش «زمان تأخیر» در مدل‌های اقلیمی

یکی از نکات حیاتی این مطالعه، مفهوم «زمان تأخیر» است. این بدان معناست که ممکن است پس از ذوب پرمافراست، ماه‌ها هیچ اثری از فعالیت میکروبی مشاهده نشود، اما پس از آن انتشار گازها به یک‌باره افزایش یابد. اگر مدل‌های اقلیمی جهانی این تأخیر را در محاسبات خود لحاظ نکنند، سرعت واقعی گرم‌شدن زمین کمتر از واقعیت برآورد خواهد شد و این مسئله می‌تواند پیش‌بینی‌ها درباره آینده اقلیم را دچار خطاهای جدی کند.

سباستین کوپف، استاد دانشگاه کلرادو و نویسنده همکار این تحقیق، هشدار می‌دهد که پرمافراست یکی از بزرگ‌ترین مجهولات در واکنش اقلیم به گرمایش جهانی است. با وجود تفاوت در ترکیب میکروبی مناطق مختلف (سیبری، کانادا، گرینلند)، تقریباً همه این جوامع با یک ویژگی مشترک روبرو هستند: ورود به چرخه‌ای از تکثیر و انتشار گاز به محض گرم شدن خاک.

این پژوهش، با وجود تمرکز بر بخش کوچکی از آلاسکا، هشداری واضح برای جهان است: گذشته‌های دور هنوز در زیر پای ما زنده است و بیدار شدن دوباره این گذشته، می‌تواند آینده زمین را تغییر دهد. اکنون زمان اقدام است، پیش از آنکه طبیعت با سرعتی فراتر از پیش‌بینی‌های ما واکنش نشان دهد.