Głębokie partie oceanów pozostają największym i jednocześnie najsłabiej poznanym środowiskiem na naszej planecie, choć nie ma co powtarzać mitów o lepszym poznaniu wszechświata aniżeli naszych własnych zbiorników. Nie zmienia to natomiast faktu, że panują tam skrajnie trudne warunki: całkowity brak światła słonecznego, bardzo niskie temperatury, ogromne ciśnienie oraz niewielka ilość tlenu. Mimo to życie nie tylko tam istnieje, ale dodatkowo rozwija się w zaskakująco dynamiczny sposób.
Czytaj też: Ludzkość wykonała pierwszy krok do życia pod wodą. Nowe schronienie znajduje się na dnie morza
Międzynarodowy zespół badawczy przeanalizował próbki osadów i wody pobrane z głębin oceanicznych. Dzięki temu jego członkom udało się zidentyfikować ponad 500 milionów nowych genów mikroorganizmów, powiększając Global Ocean Gene Catalog o ponad połowę. To jeden z największych kroków naprzód w poznawaniu genetycznej różnorodności oceanów.
Według autorów badań ekstremalne warunki panujące na dużych głębokościach przyspieszają tempo ewolucji. DNA żyjących tam mikroorganizmów częściej ulega uszkadzaniu przez wysokie ciśnienie, reaktywne związki chemiczne oraz obecność metali. Proces naprawy materiału genetycznego nie zawsze przebiega bezbłędnie, co prowadzi do większej liczby mutacji. W efekcie organizmy szybciej się przystosowują i tworzą nowe rozwiązania biologiczne, których nie obserwuje się w płytszych wodach. Badacze zauważają, że ponad 60 procent białek odkrytych w głębinowych mikroorganizmach nie było wcześniej znanych nauce. Oznacza to, iż oceany mogą być prawdziwym magazynem nowych związków i enzymów o ogromnym potencjale praktycznym.
Jednym z najciekawszych odkryć okazała się nowa odmiana enzymu Cas9, pochodząca z mikroorganizmów zamieszkujących okolice kominów hydrotermalnych. Cas9 jest jednym z podstawowych narzędzi wykorzystywanych w nowoczesnej inżynierii genetycznej, między innymi podczas edycji genomu metodą CRISPR. Nowo odkryty wariant zachowuje aktywność nawet w temperaturach przekraczających 70 stopni Celsjusza, co może znacząco rozszerzyć możliwości jego wykorzystania w przemyśle i biotechnologii.
Zdaniem naukowców takie enzymy mogłyby znaleźć zastosowanie przy produkcji biopaliw, w procesach fermentacyjnych czy podczas opracowywania nowych metod leczenia chorób genetycznych. Większa odporność na wysokie temperatury oznacza bowiem większą stabilność i efektywność wielu procesów przemysłowych. Z drugiej strony, poznanie pełnej różnorodności genetycznej oceanów będzie wymagało wieloletniej współpracy międzynarodowej oraz ogromnych inwestycji w nowoczesne technologie badawcze. Eksploracja najgłębszych części mórz wymaga wykorzystania specjalistycznych batyskafów, i zaawansowanych metod sekwencjonowania DNA.
Czytaj też: Opowieści o świecącym oceanie sięgają tam setek lat wstecz. Enigmatyczny blask nadal zadziwia świat nauki
Naukowcy są jednak pewni: wysiłek będzie opłacalny. Ich zdaniem największy ekosystem na Ziemi może skrywać rozwiązania, które w przyszłości pomogą rozwijać medycynę, zwiększyć bezpieczeństwo żywnościowe, usprawnić produkcję energii i lepiej chronić środowisko naturalne. Głębokie oceany to już nie tylko tajemnicza i niedostępna przestrzeń – coraz częściej w oczach ekspertów stanowią jedno z najważniejszych miejsc dla przyszłości światowej nauki.
Źródło: The Conversation