Para ilmuwan 'membangunkan kembali' mikroba purba dari lapisan es — dan menemukan bahwa mereka mulai mengeluarkan CO2 segera setelahnya
Mikroba yang tertahan di lapisan es selama 40.000 tahun bisa “bangkit kembali” dan mulai keluar. gas rumah kaca jika musim panas di Arktik berlangsung lebih lama, menurut penelitian baru.
Dalam kondisi iklim masa depan, mikroba yang tidak aktif sejak saat itu zaman es terakhir (2,6 juta hingga 11.700 tahun yang lalu) mungkin hanya memerlukan beberapa bulan untuk aktif kembali, menurut sebuah penelitian yang diterbitkan 23 September di Jurnal Penelitian Geofisika: Geosains. Jika hal ini dilakukan bahkan hanya dalam waktu satu tahun saja, para ilmuwan memperingatkan bahwa hal ini dapat memicu putaran umpan balik (feedback loop) yang akan mempercepat pencairan lapisan es dan mempercepat pencairan lapisan es. pemanasan global.
“Anda mungkin mengalami satu hari yang panas di musim panas di Alaska, namun yang lebih penting adalah perpanjangan musim panas hingga suhu hangat ini meluas hingga musim gugur dan musim semi,” penulis utama studi tersebut Tristan Carorekan peneliti pascadoktoral di bidang geobiologi di Caltech, mengatakan dalam a penyataan.
Caro dan rekan-rekannya mengumpulkan sampel dari Terowongan Penelitian Permafrost dekat Fairbanks. Terowongan ini berada 50 kaki (15 meter) di bawah tanah dan memanjang lebih dari 350 kaki (107 m) ke dalam lapisan es, menawarkan gambaran sekilas kehidupan selama zaman Pleistosen akhir (129.000 hingga 11.700 tahun yang lalu).
Tujuan mereka adalah untuk menentukan resusitasi dan tingkat pertumbuhan mikroba yang hidup selama ini. Tapi saat Caro memasuki terowongan, dia juga menyadarinya tulang mamut dan bison menonjol dari dinding es, menurut pernyataan itu.
“Hal pertama yang Anda perhatikan saat masuk ke sana adalah baunya sangat tidak enak,” kata Caro, yang melakukan penelitian sebagai mahasiswa pascasarjana di University of Colorado Boulder. “Bagi ahli mikrobiologi, hal ini sangat menarik karena bau yang menarik sering kali berasal dari mikroba.”
Kembali ke laboratorium, para peneliti merendam sampel dalam air yang mengandung atom hidrogen yang sangat berat, yang juga dikenal sebagai deuterium. Mereka kemudian menginkubasi sampel di lemari es dengan suhu 25, 39, atau 54 derajat Fahrenheit (minus 4, 4, dan 12 derajat Celcius) dan secara teratur memeriksanya untuk mengetahui perubahan aktivitas mikroba.
“Kami ingin melakukan simulasi apa yang terjadi pada musim panas di Alaska, dalam kondisi iklim masa depan dimana suhu mencapai wilayah yang lebih dalam di lapisan es,” kata Caro.
Satu bulan setelah percobaan, tim tidak melihat banyak perubahan, bahkan pada dua sampel yang lebih hangat. Sejumlah mikroba telah terbangun dari tidur panjangnya, namun hanya 0,001% hingga 0,01% sel yang digantikan setiap hari oleh sel baru yang aktif.
Namun, pada bulan-bulan berikutnya, segalanya berubah. Deuterium dalam sampel memungkinkan para peneliti melacak berapa banyak air yang dikonsumsi mikroba untuk membangun membran lemak di sekitar sel mereka. Hal ini mengungkapkan bahwa organisme purba secara istimewa menghasilkan asam lemak yang disebut glikolipid, yang menurut para peneliti mungkin terlibat dalam kriopreservasi.
Enam bulan setelah percobaan, mikroba yang diinkubasi pada suhu 39 F dan 54 F telah mengalami perubahan “dramatis” dalam struktur komunitas dan tingkat aktivitas, menurut penelitian tersebut. Sampelnya kurang beragam dibandingkan lapisan aktif permafrost, namun mikroba sama aktifnya dengan mikroba modern, bahkan menghasilkan struktur berlendir yang disebut biofilm yang dapat dilihat dengan mata telanjang.
“Ini sama sekali bukan sampel mati,” kata Caro.
Hasil penelitian ini mempunyai implikasi terhadap iklim Arktik dan bumi secara lebih luas, karena mikroba di lapisan es bertahan hidup dengan mengonsumsi bahan organik, yang kemudian diubah menjadi karbon dioksida dan metana. Suhu global adalah meningkat lebih cepat di Arktik dibandingkan di tempat lain di dunia, mencairkan lapisan es pada tingkat yang mengkhawatirkan dan untuk menambah jangka waktu. Sebagai Musim panas di Arktik berlangsung lebih lama dan suhu meningkat di lapisan yang lebih dalam, koloni mikroba purba dapat bangkit dan mulai mengeluarkan karbon.
Permafrost di wilayah utara saat ini masih bertahan sekitar dua kali lipat karbon di atmosfer bumi, sehingga pelepasan karbon dalam skala besar dapat memberikan kontribusi signifikan terhadap perubahan iklim. Hal ini akan mempercepat pencairan lapisan es, memicu lingkaran setan pemanasan, pencairan yang lebih banyak, dan pemanasan yang lebih besar.
“Ini adalah salah satu hal yang belum diketahui terbesar dalam respons terhadap perubahan iklim,” rekan penulis studi tersebut kepala sebastianseorang profesor ilmu geologi di Universitas Colorado Boulder, mengatakan dalam pernyataan itu. “Bagaimana pencairan seluruh tanah beku ini, dimana kita tahu terdapat berton-ton karbon yang tersimpan, akan mempengaruhi ekologi wilayah ini dan laju perubahan iklim?”
Namun penelitian tersebut hanya meneliti mikroba purba dari satu lokasi, dan mikroba di wilayah lain mungkin bereaksi berbeda terhadap pemanasan, catat para peneliti.
“Ada begitu banyak lapisan es di dunia – di Alaska, Siberia, dan wilayah dingin utara lainnya,” kata Caro. “Kami hanya mencicipi sepotong kecil saja.”
