Bakterie, wirusy, protisty, archeony i grzyby, obejmujące miliony gatunków i genów, zamieszkują morza i umożliwiają ich funkcjonowanie, które ma decydujący wpływ na globalne dobrostan. Produkcja tlenu, rozkład materii organicznej, recykling składników odżywczych i regulacja klimatu to główne zadania tych mikroorganizmów, które mają kluczowe znaczenie dla produktywności morskiej, a nawet łagodzenia kryzysu klimatycznego.
Nie jesteśmy w stanie ich zobaczyć, znajdują się w rozległym oceanie i są tak małe, że niewidoczne dla ludzkiego oka, ale ich znaczenie jest ogromne, a rola życiowa.
Mikroorganizmy zamieszkujące morza w ogromnej społeczności i różnorodności, tworzące mikrobiom, są niezbędne dla życia i zdrowia naszej planety, a także naszego, na wiele sposobów, niezależnie od tego, jak blisko lub daleko od morza się znajdujemy.
Ich istnienie i istotna rola muszą być zrozumiałe, chronione i zachowane, podobnie jak zdrowie globalne. Misja ta napędza wysiłki naukowców na całym świecie, a lokalna nauka nie pozostaje w tyle. Dr Camila Fernández, dyrektor Centrum Badań Oceanograficznych (Copas) Coastal, jest wybitną ekspertką w tej dziedzinie, uczestniczącą w ważnych projektach krajowych i międzynarodowych, które mają na celu dostarczenie dowodów naukowych, technologicznych i społecznych.
Filar zdrowia oceanów
Bakterie, wirusy, archeony, protisty i grzyby tworzą mikrobiom oceaniczny, który „jest podstawowym czynnikiem zdrowia oceanu, zapewniającym jego funkcjonowanie i całą jego produktywność” – twierdzi oceanografka, która jest współprzewodniczącą Naukowego Komitetu Doradczego ds. Zmian Klimatu, który wszedł w życie 31 lipca 2024 r. po utworzeniu na mocy ustawy.
Ma to ogromny wpływ na nasze samopoczucie, gospodarkę i rozwój, teraźniejszość i przyszłość. Od powietrza, którym oddychamy, po zasoby naturalne i żywność, z których korzystamy, a nawet łagodzenie skutków kryzysów i globalnych zmian klimatycznych, a także potencjalne zastosowania biotechnologiczne w różnych dziedzinach – wszystko to zależy od funkcji oceanu i jego mikrobiomu, a także planktonu, który obejmuje organizmy roślinne i zwierzęce, od mikroskopijnych po wielkości kilku centymetrów.
Produkcja tlenu w procesie fotosyntezy (50% tlenu powstaje w oceanach), rozkład materii organicznej, recykling różnych składników odżywczych w celu ich wykorzystania na poziomie troficznym oraz wpływ na klimat to główne funkcje mikrobiomu oceanicznego, a także planktonu.
Ale to nie wszystko. Dr Fernández podkreśla, że „mikrobiom jest czynnikiem oczyszczającym”, na przykład „rozdziela mikroplastiki, aby były coraz mniejsze i powodowały jak najmniej problemów, a także jest w stanie rozkładać związki chemiczne, które trafiają do wody, takie jak hormony, antybiotyki i pestycydy”.
Ponadto mikroorganizmy morskie stanowią źródło potencjalnych nowych związków bioaktywnych, które mogą mieć użyteczne zastosowania w różnych dziedzinach i gałęziach przemysłu.
Wszechświat do odkrycia
Szacuje się, że mikrobiota stanowi około dwóch trzecich całej biomasy ogromnego oceanu, który jest siedliskiem największego bogactwa biologicznego na naszej planecie, milionów gatunków, genów i funkcji. Szacuje się, żew każdym litrze wody morskiej znajduje się od 10 do 100 miliardów mikroorganizmów.
„Ich różnorodność jest niewyobrażalna. Nie znamy jeszcze nawet 2% grup funkcjonalnych i gatunków nadających się do hodowli” – wyjaśnia badaczka Camila Fernández.
Pozostaje więc głęboki wszechświat bioróżnorodności, funkcji i potencjału, w którym można się zanurzyć, odkrywać i czerpać korzyści, a przede wszystkim doceniać, chronić i zachować.
„Większość mikroorganizmów odgrywa pozytywną rolę w usługach ekosystemowych”.
Chociaż wiele pozostaje jeszcze do odkrycia, należy pilnie uwzględnić znaczenie mikroorganizmów oceanicznych w dyskusjach i strategiach dotyczących ochrony oceanów, adaptacji do zmian klimatu i zrównoważonego rozwoju.
W tym kontekście kluczowe znaczenie ma promowanie, w oparciu o dowody naukowe, zrozumienia i docenienia tych małych organizmów, takich jak wirusy i bakterie, które są często postrzegane negatywnie. „Kiedy myślimy o mikroorganizmach, myślimy o patogenach” – wie oceanograf Camila Fernández.
Nie należy jednak kojarzyć ich wyłącznie z chorobami. Istnieją mikroorganizmy szkodliwe dla zwierząt i ludzi, ale stanowią one zaledwie niewielką część ich ogromnej różnorodności. Nawet jeśli są patogenami, odgrywają one istotną rolę w przyrodzie i dynamice ekosystemów lub mogą mieć potencjał biotechnologiczny.
„Zdecydowana większość mikroorganizmów odgrywa pozytywną rolę w usługach ekosystemowych. W rzeczywistości patogeny występujące w oceanie kontrolują populację gatunków; wszystkie gatunki chorują, umierają i w ten sposób utrzymuje się równowaga. Samo istnienie tych patogenów powoduje bardzo intensywny proces przetwarzania gazów cieplarnianych i uczestniczy w tworzeniu chmur” – wyjaśnia.
Nauka w służbie społeczeństwa
Aby wykazać te role i pobudzić decyzje i postępy w Chile, mające wpływ na cały świat, prowadzi różne projekty.
Obecnie kieruje pionierskim projektem Fondecyt, który bada mikroorganizmy występujące w deszczu padającym na system lądowy i wodny, łącząc mikrobiom zlewni z oceanem.
Ponadto kontynuuje badania rozpoczęte w ramach misji Tara Microbiome/Ceodos Chile, która w latach 2021–2022 przemierzyła Chile, Antarktydę i Afrykę na pokładzie żaglowca francuskiej fundacji Tara Océan. Projekt Microbiome został zaprojektowany w celu zbadania mikrobiomu morskiego, jego różnorodności i funkcjonowania oraz zdolności oceanu do pochłaniania CO2, a tym samym przyczynienia się do walki z globalnym ociepleniem i zmianami klimatycznymi. W tym kontekście, z naciskiem na kwestie krajowe, powstał projekt Ceodos Chile, który ma być powtarzany co 5 lat przy wsparciu instytucji publicznych i udziale różnych podmiotów naukowych.
„W Ceodos analizujemy sekwencję i obserwujemy metabolizm występujący wzdłuż wybrzeża Chile oraz sposoby powiązania go z warunkami oceanograficznymi. Dzięki temu możemy przewidzieć, które obszary naszego kraju są najbardziej istotne pod względem klimatycznym” – podsumowuje.