Ако пробиете краищата на арктическата полярна шапка и извадите ледена проба, може да забележите нещо, което прилича на тънка ивица мръсотия. В действителност тези бледи линии са съставени от диатоми, едноклетъчни водорасли, обвити в стъклени черупки. Учените отдавна знаят, че те се намират в леда, но тъй като изглеждат замръзнали и неактивни, до голяма степен са били пренебрегвани.

Това предположение вече е опровергано. Проучване от Станфорд, публикувано в сп. Proceedings of the National Academy of Sciences, показва, че арктическите диатоми са далеч от неподвижни. Всъщност те не просто издържат на студа, а активно се движат в него, което им спечели място в научните анали.

„Това не е криобиология от научно-фантастичните филми от 80-те години на миналия век. Диатомите са толкова активни, колкото можем да си представим, докато температурите не паднат до -15°C, което е супер изненадващо“, казва Ману Пракаш, доцент по биоинженерство в Инженерните и медицинските училища и старши автор на статията.

Тази цифра, еквивалентна на 5°F, е най-ниската температура, документирана някога за движение в еукариотна клетка, видът сложна клетка, открита в растения, животни, гъби и други организми, всички от които са дефинирани от ядро, обградено от мембрана.

„Можете да видите как диатомите всъщност се плъзгат, сякаш се пързалят по леда“, каза водещият автор и постдокторант от Станфорд Цин Джан, която е събрала пробите по време на арктическа изследователска експедиция. Тя и нейните колеги демонстрираха не само подвижност при такива ниски температури, но и че тяхното плъзгане – или пързаляне – разчита на комбинация от слуз и молекулярни двигатели.

Диатомите, представени в това изследване, са резултат от 45-дневна арктическа експедиция в Чукотско море на борда на изследователския кораб Sikuliaq, който е собственост на Националната научна фондация и се управлява от Университета на Аляска във Феърбанкс. Изследователи от лабораторията Prakash и лабораторията на Кевин Ариго, професор по земни системни науки в Училището по устойчивост Stanford Doerr, събраха ледени ядра от 12 станции през лятото на 2023 г. Използвайки набор от корабни микроскопи, които лабораторията Prakash разработва от години, екипът успя да изобрази вътрешността на леда и да документира тайния живот на тези невероятни арктически диатоми.

Обратно в лабораторията, екипът извлече диатомите от ледените ядра и пресъздаде средата им в петриева паничка, съдържаща тънък слой замръзнала сладка вода и слой много студена солена вода. Когато ледът се образува в Арктика, той изхвърля сол, оставяйки сладководния лед с малки микрофлуидни канали в него – така че лабораторията направи и канали в леда си, използвайки собствената им коса. Дори когато понижиха температурите под нулата със специален микроскоп, работещ с температура под нулата, диатомите се промъкваха по магистралите с размерите на нишки. По-нататъшни експерименти, използващи гелове, посети с флуоресцентни перли, проследиха движенията им като отпечатъци в пясък.

Изненадващо е, че диатомите са се движели, без да се мърдат, да се мачкат или да използват каквито и да било придатъци. Вместо това, те практикуват изкуството, което много диатомови водорасли демонстрират: плъзгане.

„Има полимер, нещо като слуз от охлюв, който те отделят и който се прилепва към повърхността, като въже с котва“, обяснява Джан. „И след това те дърпат това „въже“ и това им дава силата да се движат напред.“

Механизмът на слузестото въже зависи от актина и миозина – същата биологична система, която задвижва движенията на човешките мускули. Как този механизъм все още работи при условия на минус сега е ключов изследователски въпрос, който лабораторията преследва. Когато екипът сравни арктическите диатомови водорасли с умерени роднини, плъзгащи се по стъкло, полярните видове са се движили много по-бързо, което намеква за еволюционно предимство.

Лабораторията „Пракаш“ се възползва максимално от времето си в Арктика и събра изобилие от данни за множество проекти, в допълнение към диатомите. Това включва кадри с дрон, направени под леда, които ярко показват потенциала на тази работа.

„Арктика е бяла отгоре, но отдолу е зелена – абсолютно зелена заради наличието на водорасли“, отбелязва Пракаш. „В известен смисъл това те кара да осъзнаеш, че това не е просто мъничко нещо, това е значителна част от хранителната верига и контролира какво се случва под леда.“

Знанието, че диатомите са активни, повдига по-широки въпроси относно адаптацията към променящата се полярна среда. Възможно ли е те да преместват ресурси през арктическата хранителна мрежа, подхранвайки всичко - от риби до полярни мечки? Възможно ли е техните слузести следи дори да засяват нови ледени образувания, по начина, по който се образуват перлите около песъчинки?

„Много от колегите ми казват, че през следващите 25 до 30 години няма да има Арктика. Когато екосистемите бъдат загубени, ние губим знания за цели клони в нашето дърво на живота“, завършва Пракаш, отбелязвайки, че се очаква сериозните съкращения на бюджета на Националната научна фондация да намалят финансирането за полярни изследвания със 70 процента. „Чувствам чувство за неотложност в много от тези системи, защото в крайна сметка инфраструктурата и капацитетът за функциониране са от решаващо значение за откритията.“

Снимка: Unsplash

Виж още: Китай прави лагер за роботи, в който да се учат на адаптация в реалния живот на хората