Bentuk kehidupan lautan yang paling berlimpah mungkin tidak selamat dari pemanasan global

Mikroba kecil yang disebut Prochlorococcus, yang pernah dianggap sebagai penyintas iklim, mungkin berjuang sebagai lautan hangat.

Cyanobacteria ini mendorong 5% dari Bumi fotosintesis dan mendukung banyak jaring makanan laut. Satu dekade penelitian menunjukkan bahwa mereka hanya berkembang dalam kisaran suhu yang sempit, dan lautan yang menghangat dapat memangkas populasi mereka hingga 50% di perairan tropis.

Powerhouse mikroskopis Ocean

Di antara organisme terkecil di laut adalah makhluk mikroskopis, bersel tunggal yang dikenal sebagai Prochlorococcus. Mikroba ini termasuk dalam kelompok cyanobacteria, juga disebut ganggang biru-hijau, dan mereka membentuk dasar pasokan makanan untuk hewan di seluruh jaring makanan laut. Saat ini, lebih dari 75% lautan permukaan yang diterangi matahari diisi Prochlorococcusnamun para ilmuwan memperingatkan bahwa perairan yang hangat akan segera menjadi terlalu panas untuk mereka kerjakan.

Prochlorococcus memegang judul sebagai organisme fotosintesis paling banyak di lautan dan bertanggung jawab atas sekitar 5% dari semua fotosintesis di Bumi. Karena secara alami berkembang di perairan tropis, para peneliti pernah berasumsi akan menangani perubahan iklim dengan mudah. Namun, bukti baru menunjukkan bahwa mikroba tumbuh paling baik pada suhu antara 66 dan 86 derajat dan berjuang untuk bertahan hidup di atas kisaran itu. Proyeksi iklim menunjukkan bahwa dalam 75 tahun ke depan, banyak daerah tropis dan subtropis akan melampaui batas ini.

Rantai Makanan Global Berisiko

“Untuk waktu yang lama, pikir para ilmuwan Prochlorococcus akan sangat bagus di masa depan, tetapi di daerah terpanas, mereka tidak melakukannya dengan baik, yang berarti bahwa akan ada lebih sedikit karbon – lebih sedikit makanan – untuk seluruh jaring makanan laut, ”kata François Ribalet, a Universitas Washington Riset Associate Profesor Oseanografi, yang memimpin penelitian ini.

Hasil mereka diterbitkan di Mikrobiologi Alam pada 8 September.

Studi Lapangan Besar di Laut

Dalam 10 tahun terakhir, Ribalet dan rekannya telah memulai hampir 100 kapal pesiar penelitian untuk belajar Prochlorococcus. Timnya telah menganalisis sekitar 800 miliar Prochlorococcus-Sel -sel ukuran di 150.000 mil di seluruh dunia untuk mencari tahu bagaimana keadaan mereka dan apakah mereka dapat beradaptasi.

“Saya memiliki pertanyaan yang sangat mendasar,” kata Ribalet. “Apakah mereka bahagia saat hangat? Atau mereka tidak senang saat hangat?” Sebagian besar data berasal dari sel yang ditanam dalam kultur, dalam pengaturan laboratorium, tetapi Ribalet ingin mengamati mereka di lingkungan laut alami mereka. Menggunakan sitometer aliran kontinu – yang disebut Laut – mereka menembakkan laser melalui air untuk mengukur jenis dan ukuran sel. Mereka kemudian membangun model statistik untuk memantau pertumbuhan sel secara real time, tanpa mengganggu mikroba.

Suhu: faktor penentu

Hasil menunjukkan bahwa laju pembelahan sel bervariasi dengan garis lintang, mungkin karena jumlah nutrisi yang tersedia, sinar matahari atau suhu. Para peneliti mengesampingkan tingkat nutrisi dan sinar matahari sebelum memusatkan perhatian pada suhu. Prochlorococcus Koplis paling efisien dalam air yaitu antara 66 dan 84 derajat, tetapi di atas 86, tingkat pembelahan sel anjlok, jatuh hanya sepertiga dari laju yang diamati pada 66 derajat. Kelimpahan sel mengikuti tren yang sama.

Hidup hampir tidak ada

Di laut, pencampuran mengangkut sebagian besar nutrisi ke permukaan dari dalam. Ini terjadi lebih lambat di air hangat, dan perairan permukaan di daerah terpanas di lautan adalah nutrisi. Cyanobacteria adalah salah satu dari sedikit mikroba yang telah beradaptasi untuk hidup dalam kondisi ini.

“Lepas pantai di daerah tropis, airnya berwarna biru cerah yang cerah karena ada sangat sedikit di dalamnya, selain dari Prochlorococcus”Kata Ribalet. Mikroba dapat bertahan hidup di daerah -daerah ini karena mereka membutuhkan makanan yang sangat sedikit, menjadi sangat kecil. Aktivitas mereka mendukung sebagian besar rantai makanan laut, dari herbivora air kecil hingga paus.

Trade-off evolusioner

Lebih dari jutaan tahun, Prochlorococcus telah menyempurnakan kemampuan untuk berbuat lebih banyak dengan gen yang lebih sedikit, menumpahkannya yang tidak dibutuhkan dan hanya menjaga apa yang penting bagi kehidupan di perairan tropis yang miskin nutrisi. Strategi ini terbayar secara spektakuler, tetapi sekarang, dengan samudera lebih cepat dari sebelumnya, Prochlorococcus dibatasi oleh genomnya. Tidak dapat mengambil gen respons stres yang dibuang sejak lama.

“Suhu kelelahan mereka jauh lebih rendah dari yang kami kira,” kata Ribalet. Model -model sebelumnya mengasumsikan bahwa sel -sel akan terus membagi pada tingkat yang tidak dapat mereka pertahankan karena mereka tidak memiliki mesin seluler untuk mengatasi stres panas.

Kemungkinan Pesaing: Synechococcus

Prochlorococcus adalah salah satu dari dua cyanobacteria yang mendominasi perairan tropis dan subtropis. Yang lain, Synechococcuslebih besar, dengan genom yang kurang ramping. Para peneliti menemukan itu meskipun Synechococcus Dapat mentolerir air yang lebih hangat, perlu lebih banyak nutrisi untuk bertahan hidup. Haruskah nomor prochlorococcus berkurang, Synechococcus Dapat membantu mengisi kesenjangan, tetapi tidak jelas apa dampaknya pada rantai makanan.

“Jika Synechococcus Mengambil alih, itu bukan diberikan bahwa organisme lain akan dapat berinteraksi dengan hal itu dengan cara yang sama seperti yang mereka berinteraksi Prochlorococcus Selama jutaan tahun, ”kata Ribalet.

Model iklim memprediksi penurunan tajam

Proyeksi iklim memperkirakan suhu laut berdasarkan tren emisi gas rumah kaca. Dalam penelitian ini, para peneliti menguji caranya Prochlorococcus Mungkin tarif dalam skenario pemanasan sedang dan tinggi. Di daerah tropis, pemanasan sederhana dapat berkurang Prochlorococcus Produktivitas sebesar 17%, tetapi pemanasan yang lebih maju akan memusnahkannya sebesar 51%. Secara global, skenario moderat menghasilkan penurunan 10% sementara perkiraan yang lebih hangat berkurang Prochlorococcus sebesar 37%.

“Kisaran geografis mereka akan berkembang ke arah kutub, ke utara dan selatan,” kata Ribalet. “Mereka tidak akan menghilang, tetapi habitat mereka akan bergeser.” Pergeseran itu, tambahnya, dapat memiliki implikasi dramatis untuk ekosistem subtropis dan tropis.

Masih ada pertanyaan yang belum terjawab

Namun, para peneliti mengakui keterbatasan studi mereka. Mereka tidak dapat mempelajari setiap sel atau sampel setiap badan air. Pengukuran mereka didasarkan pada sampel yang dikumpulkan, yang dapat menutupi keberadaan strain toleran panas.

“Ini adalah penjelasan paling sederhana untuk data yang kami miliki sekarang,” kata Ribalet. “Jika bukti baru tentang strain yang toleran terhadap panas muncul, kami akan menyambut penemuan itu. Itu akan menawarkan harapan bagi organisme kritis ini.”

Referensi: “Pemanasan lautan di masa depan dapat menyebabkan pengurangan besar Prochlorococcus Biomassa dan Produktivitas ”oleh François Ribalet, Stephanie Dutkiewicz, Erwan Monier dan E. Virginia Armbrust, 8 September 2025, Mikrobiologi Alam.
Dua: 10.1038/S41564-025-02106-4

Rekan penulis termasuk E. Virginia Armbrust, seorang profesor oseanografi UW; Stephanie Dutkiewicz, seorang ilmuwan peneliti senior di Pusat Ilmu dan Strategi Keberlanjutan di DENGAN; dan Erwan Monier, co-direktur Pusat Penelitian Adaptasi Iklim dan seorang profesor di Departemen Tanah, Sumber Daya Udara dan Air di UC Davis.

Penelitian ini didanai oleh Simons Foundation dan pendanaan pemerintah, yayasan, dan industri lainnya dari Pusat MIT untuk Ilmu dan Strategi Keberlanjutan.

Jangan pernah melewatkan terobosan: Bergabunglah dengan buletin ScitechDaily.