Di bawah permukaan Arktik Frozen, ganggang kecil menentang aturan biologis.
Strategi kelangsungan hidup mereka tidak hanya mendefinisikan batas -batas kehidupan tetapi juga menimbulkan pertanyaan mendesak tentang ekosistem yang menghilang dengan melelehkan Kutub Utara.
Tidak ada yang lain: Diatom Arktik menjadi hidup
Jika Anda mengebor ke tepi tutup kutub utara dan menarik inti es, Anda mungkin melihat apa yang tampak seperti garis tipis tanah. Faktanya, garis-garis yang tidak jelas terdiri dari diatom, ganggang bersel tunggal yang dibungkus cangkang seperti kaca. Para ilmuwan tahu bahwa mereka hadir dalam es selama beberapa waktu, tetapi karena mereka tampak beku dan tidak aktif, mereka sebagian besar diabaikan.
Asumsinya sekarang telah dibatalkan. Studi Stanford, diterbitkan 9 September di Prosiding Akademi Sains Nasionalmenunjukkan bahwa diatom Arktik jauh dari tidak bergerak. Bahkan, mereka tidak hanya bertahan dingin, mereka secara aktif bergerak melaluinya, mendapatkan tempat dalam catatan ilmiah.
Kelangsungan hidup memecahkan rekor dalam dingin yang ekstrem
“Ini bukan film cryobiology 1980 -an. Diatomnya sama aktifnya dengan apa yang dapat kita bayangkan sampai suhu turun menjadi -15 ° C, yang sangat mengejutkan,” kata Manu Prakash, associate professor bioengineering di School of Engineering dan Medicine dan penulis senior.
Gambarannya, setara dengan 5 ° F, adalah suhu terendah yang telah didokumentasikan untuk pergerakan dalam sel eukariotik, jenis sel kompleks yang ditemukan pada tanaman, hewan, jamur, dan organisme lainnya, yang semuanya ditentukan oleh nukleus yang dikelilingi oleh selaput.
“Anda dapat melihat diatom benar -benar meluncur, seperti berseluncur di atas es,” kata penulis utama dan lulusan postdoctoral Stanford Qing Zhang, yang mengumpulkan sampel selama Ekspedisi Penelitian Arktik. Dia dan rekan -rekannya tidak hanya menunjukkan motilitas pada suhu rendah, tetapi juga bahwa mereka meluncur -atau skating mereka -tergantung pada kombinasi sepeda motor lendir dan molekuler.
Dalam ekspedisi Arktik
Diatom yang ditampilkan dalam penelitian ini hasil dari 45 hari ekspedisi Arktik di Laut Chukchi di kapal penelitian Sikuliaq, yang dimiliki oleh National Science Foundation dan dioperasikan oleh University of Alaska Fairbanks. Para peneliti dari Prakash Lab dan Lab Kevin Arrigo, Profesor Sistem Bumi di Stanford Doerr School of Sustainability, mengumpulkan inti es dari 12 stasiun sepanjang musim panas 2023. Menggunakan berbagai mikroskop yang telah dikembangkan oleh Prakash Lab.
Kembali ke laboratorium, tim mengekstrak diatom dari nukleus es dan menciptakan kembali lingkungan mereka dalam cawan petri yang mengandung lapisan tipis air tawar beku dan lapisan air asin yang sangat dingin. Ketika es terbentuk di Kutub Utara, ia menendang garam, meninggalkan es air segar dengan saluran microfluide kecil di dalamnya – sehingga laboratorium juga membuat saluran di es mereka, menggunakan rambut mereka sendiri.
Bahkan ketika mereka mengurangi suhu mikroskop sub-nol khusus di bawah pembekuan, diatom tergelincir melalui jalan raya seukuran untai. Eksperimen lebih lanjut, menggunakan gel yang diunggulkan dengan manik -manik neon, melacak gerakan mereka seperti jejak kaki di pasir.
Rahasia Gerakan Bertenaga Lendir
Yang sangat mengejutkan adalah diatom berlayar tanpa goyang, mengerutkan kening, atau menggunakan pelengkap apa pun. Sebaliknya, mereka mempraktikkan seni yang ditampilkan oleh banyak diatom: meluncur.
“Ada polimer, seperti lendir siput, yang mereka keluarkan yang melekat pada permukaan, seperti tali dengan jangkar,” kata Zhang. “Dan kemudian mereka menarik 'tali' dan itu memberi mereka kekuatan untuk bergerak maju.”
Mekanisme tali lendir tergantung pada aktin dan myosin – sistem biologis yang sama yang menggerakkan pergerakan otot manusia. Bagaimana mesin masih bekerja dalam kondisi subzero sekarang menjadi pertanyaan penelitian utama yang diikuti oleh laboratorium. Saat tim membandingkan diatom Arktik dengan kerabat untuk meluncur di sepanjang kaca, tiang jenis Bergerak jauh lebih cepat, menandakan keunggulan evolusi.
Di Bawah ES: Dunia Hijau Tersembunyi
Prakash Lab menggunakan waktu mereka di Kutub Utara dan mengumpulkan banyak data pada beberapa proyek, selain diatom. Itu termasuk rekaman drone, diambil di bawah ICE, yang dengan jelas menampilkan potensi pekerjaan ini.
“Kutub utara berwarna putih di atas tetapi di bawahnya, hijau – pitch absolut berwarna hijau karena ganggang,” kata Prakash. “Dalam beberapa hal, itu membuat Anda menyadari ini bukan hanya hal kecil, ini adalah bagian penting dari rantai makanan dan mengendalikan apa yang terjadi di bawah es.”
Urgensi di Kutub Utara yang menghilang
Mengetahui diatom aktif menimbulkan pertanyaan yang lebih luas tentang adaptasi lingkungan kutub yang berubah. Bisakah mereka memindahkan sumber daya melalui jaring makanan Arktik, memberi makan segala sesuatu mulai dari ikan hingga beruang kutub? Bisakah lendir mereka membungkam pembentukan es baru, cara mutiara terbentuk di sekitar butir pasir?
Biasanya, Prakash tidak akan menunjukkan tangannya ketika datang ke ide -ide yang baru lahir ini, tetapi taruhan kali ini berbeda, katanya.
“Banyak rekan saya mengatakan kepada saya, dalam 25 hingga 30 tahun ke depan, tidak akan ada Kutub Utara. Ketika ekosistem hilang, kami kehilangan pengetahuan tentang semua cabang di Tree of Life kami,” katanya, mencatat bahwa pemotongan anggaran yang diproyeksikan parah ke National Science Foundation diperkirakan mengurangi dana penelitian kutub sebesar 70 persen. “Saya merasakan urgensi dalam banyak sistem ini, karena, pada akhirnya, infrastruktur dan kapasitas untuk dapat beroperasi sangat penting untuk penemuan.”
Referensi: “Diatom Gliding Ice menetapkan batas suhu rendah rendah untuk motilitas dalam sel eukariotik” oleh Qing Zhang, Hope T. Leng, Honguan LI, Kevin R. Arrigo dan Manu Prakash, 9 September 2025, Prosiding Akademi Sains Nasional.
Doi: 10.1073/pnas.2423725122
Prakash juga seorang kolega senior di Stanford Woods Institute for the Environment, Associate Professor, dengan kesopanan, Biologi dan Laut, anggota Stanford Bio-X, Wu Tsai Human Performance Alliance, Mother & Child Health Research Institute, dan Wu Tsai Neurosciences Institute. Penulis lain termasuk mahasiswa pascasarjana Hope T. Leng, Honguan LI, PhD '23, dan Kevin Arrigo. Arrigo adalah profesor Ilmu Bumi Donald dan Donald M. Steel, seorang kolega senior di Stanford Woods Institute for the Environment, dan anggota Bio-X.
Studi ini didanai oleh National Science Foundation, Stanford VPGE Dare Fellowship, Program Sains Human Frontier, The Moore Foundation, Schmidt Foundation, dan Dalio Foundation. Bagian dari pekerjaan ini dilakukan di fasilitas pencitraan Ilmu Sel di Universitas Stanford.
Jangan pernah melewatkan terobosan: Bergabunglah dengan Buletin ScitechDaily.
NewsRoom.id
