Tajemnice jezior Antarktydy

Tajemnice jezior Antarktydy

Czy pod wiecznym lodem naukowcy znajdą materiał na nowe leki?

To świat zupełnie nieznany i pełen tajemnic. Pod kopułą wiecznych lodów Antarktydy czeka na odkrycie 145 jezior, które nie miały kontaktu z atmosferą przez setki tysięcy, może nawet miliony lat. Każde z nich jest jakby osobną, tajemniczą planetą.
Naukowcy zastanawiają się, jak wyglądają ich mieszkańcy bytujący w absolutnych ciemnościach pod gigantycznym ciśnieniem, w bardzo ubogiej w substancje organiczne wodzie o temperaturze minus 2,6 stopnia. Rosyjscy naukowcy zamierzają najpóźniej w sezonie 2006-2007 rozwiązać tę jedną z największych zagadek Ziemi. Być może, zespołowi Władimira Łukina z Instytutu Badań Arktycznych i Antarktycznych w Petersburgu uda się wtedy dokończyć odwiert i dotrzeć do największego z podlodowych akwenów Białego Kontynentu – jeziora Wostok. Rozciąga się ono we wschodniej Antarktyce, 1250 km od bieguna południowego, pod lodowym sklepieniem, które ma od 3750 do 4350 m grubości.
Ciśnienie, wywierane przez te masy lodu, jest tak potworne, że wgniotło jezioro 600 m poniżej poziomu morza. Właśnie ciśnienie sprawia, że woda nie zamarza. Ponadto antarktyczne jeziora są podgrzewane przez geotermalną energię planety, a lodowe sklepienie, jeśli jest odpowiednio grube (co najmniej 3 tys. m), działa jak warstwa izolacyjna przed niską temperaturą. Wostok znajduje się w pobliżu rosyjskiej stacji badawczej o tej samej nazwie. W lipcu 1983 r. padł tu rekord zimna na Ziemi – minus 89,2 stopnia. Słupek rtęci nigdy nie wzrasta w tej okolicy powyżej minus 22 stopni.
Wostok to zbiornik ogromny – o powierzchni 16,9 tys. km kw., długości 250 i szerokości 60 km. Kiedy klimat globu był cieplejszy, Antarktyda zaś wolna od lodowej czapy, w jeziorze z pewnością roiło się od istot żywych. Lecz jakieś 30, a może 15 mln lat temu na południowym biegunie planety nastały wieczne mrozy. Lód skuł taflę jeziora. Ryby, glony, skorupiaki i wiciowce udusiły się lub wyginęły z głodu. Miliony martwych zwierząt opadło na dno. Najstarsze warstwy osadowe jeziora są z pewnością ogromnym cmentarzyskiem, a zarazem, jak określił to austriacki mikrobiolog, Roland Psenner, „fantastycznym podręcznikiem historii”. Niektóre gatunki być może jednak przeżyły i przystosowały się do życia

w mrocznym świecie,

pod ciśnieniem 350 atmosfer. Nie należy się jednak spodziewać zbyt bogatej podlodowej fauny czy flory. Pod lodem mogły przetrwać najodporniejsze bakterie i wirusy oraz trochę grzybów. Odżywiają się one zapewne drobinami materiału organicznego, które przenikają przez lód. Wostok i inne jeziora Antarktyki nie są bowiem całkowicie odizolowane. Mikroorganizmy, pyłki i nasiona, które niegdyś opadły na powierzchnię lodu, wraz z nim bardzo powoli schodzą w dół. Taka wędrówka do tafli jeziora trwa 400-500 tys. lat. W ten sposób Wostok jest niejako „zapładniany”. Wiadomo, że niektóre drobnoustroje pozostające w stanie uśpienia nawet po wielu tysiącach lat mogą powrócić do życia. Powierzchniowe wody akwenu zamarzają i jako sprasowany lód wędrują w górę. W nich tkwią być może

zagadkowi mieszkańcy Wostoku.

Jako pierwsi postanowili dotrzeć do nich Rosjanie, którzy uważają fascynujący podlodowy zbiornik za swoją własność. W 1998 r. rosyjski odwiert sięgnął 3623 m. Wiertło zatrzymało się zaledwie 130 m od powierzchni akwenu. Otwór zabezpieczono przed zamarznięciem freonem i kerozyną. Istniały obawy, że substancje te doprowadzą do skażenia dziewiczych wód mikroorganizmami „z naszego świata”. Zwłaszcza lekka kerozyna (60 m sześc.!) szybko się rozprzestrzeniała. Międzynarodowi badacze domagali się przerwania prac. Francuski glacjolog, Jean Robert Petit, ostrzegał przed ekologicznym Czarnobylem. Chris McKay z centrum badawczego NASA Ames w Kalifornii twierdził, że Wostok to ziemska puszka Pandory. Jeśli się ją otworzy, może dojść do nieszczęścia.
Woda nasycona gazami, azotem i tlenem, wytryśnie jak z gigantycznej butli szampana. Następstwa mogą być nieobliczalne. W Wostoku na każdy kilogram wody przypada 2,5 litra azotu i tlenu, zapewne dziesięć razy więcej niż w zwykłych jeziorach. Pesymiści kreślili czarne scenariusze. Możliwe, że z jeziora tryśnie wtedy gigantyczny gejzer i rozejdzie się jak ogromna fala, która spustoszy rozległe obszary planety. Co się stanie, jeśli pokrywa lodowa, pozbawiona nagle wodnego cokołu, załamie się na ogromnej przestrzeni? Inni wskazywali na zagrożenie dla ludzi oraz „normalnej” fauny i flory ze strony dziwacznych mikroorganizmów Wostoku, które przez setki tysięcy lat ewolucji w ekstremalnych podlodowych warunkach nabrały osobliwych, potencjalnie niebezpiecznych właściwości.
Doszło do ostrych spięć międzynarodowych. Amerykanie wstrzymali śmigłowcowe dostawy paliwa do rosyjskiej stacji polarnej. Rosjanie zorganizowali konwoje pojazdów gąsienicowych, ale w końcu przerwali wiercenia. Walerij Łukin zapowiada jednak, że zostaną wznowione. „Jestem przede wszystkim Rosjaninem i słucham opinii rosyjskich naukowców”, oświadczył. Prace wstrzymuje jeszcze brak funduszy i z pewnością oczekiwanie na decyzję polityczną, która musi zapaść na wysokim szczeblu.
Ale egzotyczny świat podlodowych akwenów zamierzają spenetrować także inne kraje. Brytyjczycy opracowali plany dotarcia w 2007 r. do jeziora Ellsworth w zachodniej części Antarktyki. Ta ekspedycja będzie nieco łatwiejsza niż rosyjska wyprawa, gdyż Ellsworth leży płyciej (ok. 3,4 tys. m pod powierzchnią), a pokrywający je lód nie jest aż tak przerażająco zimny jak „sufit” Wostoku, którego temperatura wynosi minus 60 stopni.
Martin Siegert, glacjolog z Bristolu, ocenia, że przedsięwzięcie to będzie kosztować 2 mln funtów. Odwiert zostanie wykonany za pomocą bardzo gorącej wody pod wysokim ciśnieniem. Mały robot ma pobrać próbki lodu i wody z Ellsworth. Siegert zdaje sobie sprawę, że przystosowane do życia w warunkach bardzo wysokiego ciśnienia mikroorganizmy z podlodowego jeziora, wydobyte na powierzchnię, zostaną

rozerwane na strzępy.

Ale także z tych strzępów specjaliści potrafią wiele odczytać.
Ekspedycja kierowana przez Włochów zamierza w 2008 r. dotrzeć do długiego na co najmniej 40 m antarktycznego jeziora Concordia. Zapowiada się prawdziwy międzynarodowy wyścig do tych osobliwych światów, przypominający dawny wyścig do bieguna. Niewątpliwie naukowcy pragną zdobyć prestiż pierwszych odkrywców. Ale badania jezior Antarktyki mają także ogromne znaczenie poznawcze. Pobrane z głębin próby lodu zawierają zapis zmian klimatycznych. Dzięki sławnemu już lodowemu rdzeniowi znad Wostoku udało się ustalić ścisły związek między wzrostem poziomu dwutlenku węgla w atmosferze a ociepleniem się klimatu w ciągu ostatnich 400 tys. lat. Eksploracja antarktycznych akwenów jest próbą generalną przed poszukiwaniem życia na Marsie czy na Europie, księżycu Jowisza. Jeśli mikroorganizmy przetrwały w podlodowych jeziorach, to równie dobrze mogą bytować pod wieczną zmarzliną Marsa czy w skutym lodem oceanie Europy. Wreszcie mikroby z podlodowego kosmosu mogą mieć niezwykłe właściwości, które zostaną wykorzystane do produkcji nowych antybiotyków oraz innych „cudownych” lekarstw. Ekstremofile coraz bardziej interesują nie tylko naukowców, ale także potentatów przemysłu farmaceutycznego. To mikroorganizmy żyjące w bardzo surowych środowiskach, w wodzie gorących źródeł, w otoczeniu niezwykle kwasowym czy zasadowym, w arktycznych morzach, w wylotach wulkanów czy na dnie mórz. Ich enzymy komórkowe działają w różnych, ekstremalnych warunkach i mogą być wykorzystane w wymagających takiego otoczenia procesach produkcyjnych.
Dzięki tym bakteryjnym dziwakom wytwarzane są już w laboratoriach biotechnologicznych białka, lipidy, antybiotyki, kwasy organiczne i rozpuszczalniki. Ekstremofilne mikroby wykorzystywane też są jako mikrobiologiczne fabryki do oczyszczania skażonej gleby czy uzyskiwania metali z rud. Podejmowane są próby konstruowania ekstremofilnych „mieszańców”. Do pewnej bakterii rozkładającej substancje toksyczne wprowadzono zespół genów warunkujących wysoką oporność na promieniowanie, pobranych z bakterii Deinococcus radiophilus. W drodze tej krzyżówki powstały mikroby likwidujące zanieczyszczenia organiczne w glebach silnie skażonych radioaktywnie.
Niewykluczone, że w toni Wostoku czy Concordii żyje superbakteria, która pomoże zwalczyć odporne na obecne lekarstwa mikroby albo pokonać któryś z nowotworów. Trudności są ogromne. Naukowcy muszą przecież bardzo uważać, aby nie skazić tych obcych światów „naszymi” żyjątkami. Ale być może pod ogromną lodową kopułą czeka materiał na „cudowny” lek XXI w.

*

Sterylne czy pełne życia?

Wciąż nie wiadomo z pewnością, czy w podlodowych jeziorach Antarktydy istnieje życie. W próbkach lodu, pobranych podczas wierceń do jeziora Wostok, znaleziono wprawdzie aż 80 gatunków bakterii, być może jednak zostały one przywleczone przez wiertło lub w ciągu tysięcy lat przemieszczały się z góry wraz ze śniegiem zmieniającym się w lód. Według niektórych teorii, jezioro Wostok jest jałowe, gdyż duża zawartość tlenu w jego wodzie okazałaby się zabójcza dla wszelkiego życia. Dopiero badania próbek wody pozwolą wyjaśnić tę zagadkę.

 

Wydanie: 27/2005

Kategorie: Nauka

Napisz komentarz

Odpowiedz na treść artykułu lub innych komentarzy