Di bawah permukaan beku Arktik, ganggang kecil menentang aturan biologi.
Strategi kelangsungan hidup mereka tidak hanya mendefinisikan kembali batas -batas kehidupan tetapi juga menimbulkan pertanyaan mendesak tentang ekosistem yang menghilang dengan Kutub Utara yang mencair.
Tidak ada lagi: Diatom Arktik menjadi hidup
Jika Anda mengebor ke tepi tutup kutub Kutub Utara dan menarik inti es, Anda mungkin melihat apa yang tampak seperti garis tipis tanah. Pada kenyataannya, garis-garis samar itu terdiri dari diatom, ganggang bersel tunggal terbungkus dalam 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.
Asumsi itu sekarang telah dibatalkan. Studi dari Stanford, diterbitkan 9 September di Prosiding Akademi Ilmu Pengetahuan Nasionalmenunjukkan bahwa diatom Arktik jauh dari tidak bergerak. Faktanya, mereka tidak hanya bertahan dingin, mereka secara aktif bergerak melaluinya, mendapatkan tempat dalam catatan ilmiah.
Kelangsungan hidup memecahkan rekor dalam kedinginan yang ekstrem
“Ini bukan cryobiology film 1980 -an. Diatomnya sama aktifnya dengan yang bisa kita bayangkan sampai suhu turun sampai ke -15 ° C, yang sangat mengejutkan,” kata Manu Prakash, associate professor bioengineering di sekolah teknik dan kedokteran dan penulis senior kertas.
Gambar itu, setara dengan 5 ° F, adalah suhu terendah yang pernah didokumentasikan untuk pergerakan dalam sel eukariotik, jenis sel kompleks yang ditemukan pada tanaman, hewan, jamur, dan organisme lainnya, yang semuanya ditentukan oleh inti yang dikelilingi oleh membran.
“Anda dapat melihat diatom benar -benar meluncur, seperti sedang berseluncur di atas es,” kata penulis utama dan sarjana postdoctoral Stanford Qing Zhang, yang mengumpulkan sampel selama ekspedisi penelitian Arktik. Dia dan rekan -rekannya menunjukkan tidak hanya motilitas pada suhu rendah seperti itu, tetapi juga bahwa meluncur – atau skating mereka – bergantung pada kombinasi lendir dan motor molekuler.
Di dalam ekspedisi Arktik
Diatom yang ditampilkan dalam penelitian ini dihasilkan dari ekspedisi Arktik 45 hari di Laut Chukchi di atas 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 Ilmu 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 lab, tim mengekstraksi diatom dari inti es dan menciptakan kembali lingkungan mereka dalam cawan petri yang berisi lapisan tipis air tawar beku dan lapisan air asin yang sangat dingin. Ketika es terbentuk di Kutub Utara, ia menendang garam, meninggalkan es air tawar dengan saluran mikrofluida kecil di dalamnya – sehingga laboratorium juga membuat saluran di es mereka, menggunakan rambut mereka sendiri.
Bahkan ketika mereka menurunkan 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 bahwa diatom berlayar tanpa goyangan, mengerutkan, atau menggunakan pelengkap apa pun. Sebaliknya, mereka mempraktikkan seni yang ditampilkan banyak diatom: meluncur.
“Ada polimer, seperti lendir siput, bahwa mereka mengeluarkan yang melekat pada permukaan, seperti tali dengan jangkar,” kata Zhang. “Dan kemudian mereka menarik ‘tali’ itu dan itu memberi mereka kekuatan untuk bergerak maju.”
Mekanisme tali lendir tergantung pada aktin dan myosin – sistem biologis yang sama yang menggerakkan gerakan otot manusia. Bagaimana mesin itu masih bekerja dalam kondisi subzero sekarang menjadi pertanyaan penelitian utama yang diikuti laboratorium. Saat tim membandingkan diatom Arktik dengan kerabat sedang meluncur di sepanjang kaca, kutub jenis bergerak jauh lebih cepat, mengisyaratkan keunggulan evolusi.
Di Bawah Es: Dunia Hijau Tersembunyi
Prakash Lab memanfaatkan waktu mereka di Kutub Utara dan mengumpulkan banyak data pada beberapa proyek, selain diatom. Itu termasuk rekaman drone, diambil di bawah es, yang dengan jelas menampilkan potensi pekerjaan ini.
“Kutub Utara berwarna putih di atas tetapi di bawahnya, hijau – pitch absolute hijau karena adanya 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 diatomnya aktif menimbulkan pertanyaan yang lebih luas tentang adaptasi terhadap lingkungan kutub yang berubah. Mungkinkah mereka memindahkan sumber daya melalui jaring makanan Arktik, memberi makan semuanya dari ikan hingga beruang kutub? Mungkinkah lendir mereka membungkam pembentukan es baru, cara mutiara terbentuk di sekitar butiran pasir?
Biasanya, Prakash tidak akan menunjukkan tangannya ketika datang ke ide -ide yang baru lahir ini, tetapi taruhan kali ini berbeda, katanya.
“Banyak kolega saya mengatakan kepada saya, dalam 25 hingga 30 tahun ke depan, tidak akan ada Kutub Utara. Ketika ekosistem hilang, kami kehilangan pengetahuan tentang seluruh cabang di Tree of Life kami,” katanya, mencatat bahwa pemotongan anggaran yang diproyeksikan parah ke National Science Foundation diprediksi untuk 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 Ilmu Pengetahuan Nasional.
Doi: 10.1073/pnas.2423725122
Prakash juga seorang rekan senior di Stanford Woods Institute for the Environment, Associate Professor, dengan sopan santun, Biologi dan Lautan, anggota Stanford Bio-X, Aliansi Kinerja Manusia Wu Tsai, Institut Penelitian Kesehatan Ibu & Anak, 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 rekan senior di Stanford Woods Institute for the Environment, dan anggota Bio-X.
Penelitian ini didanai oleh National Science Foundation, Stanford VPGE Dare Fellowship, Program Sains Human Frontier, The Moore Foundation, The 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.
BN Babel
