Na zamrzlém kontinentě je živo více, než se předpokládalo. Existence extrémních ekosystémů posiluje i možnost života ve vesmíru
Antarktida bývá považována v podstatě za mrtvý kontinent. Tedy pokud tam zrovna nevystupuje Metallica, která si vysloužila zápis v Guinnessově knize rekordů za to, že jako jediná hudební skupina uspořádala turné po všech kontinentech. „Sedm kontinentů v roce s Antarktidou jako životním vystoupením. Ano, 120 vědců a vítězů soutěže a to ani nemluvím o 300 velmi zvědavých tučňácích,“ uvedl k akci v prohlášení kytarista a zpěvák skupiny James Hetfield.
Současnost však není přelomová jen pro něj, ale pro Antarktidu obecně. Své „životní vystoupení“ si zažila i americká vědecká expedice, které se povedlo poprvé v historii dokázat, že živo je i pod ledovci pokrývajícími sedmý kontinent. „Naše výsledky dokazují, že vodní prostředí pod ledovci Antarktidy podporují životaschopné mikrobiologické ekosystémy,“ píše ve studii uveřejněné koncem srpna časopisem Nature tým vedený vědci Brentem Christnerem a Johnem Priscuem.
Hlavně čistě Objev je převratný tím, že se vědcům poprvé podařilo vyjmout vzorky zpod 800 metrů hlubokého ledovce. Dosáhli toho po letech plánování při expedici za více než deset milionů dolarů (zhruba 214 milionů korun) v lednu 2013. Jejich 60 centimetrů široký vrt se dostal až k jezeru Whillans.
Něco podobného se sice zdařilo už rok před tím ruskému týmu při výpravě k jezeru Vostok na východě kontinentu, jejich výsledky jsou ovšem zpochybňovány. K vrtání totiž použili nesterilní kerosin, takže není jisté, jestli důkazy o životě v 15 milionů let izolovaném jezeře nejsou spíše důkazem kontaminace.
Pochybnostem o čistotě vzorků se Američané snažili vyhnout vskutku s vervou. K vrtání především použili horkou vodu. Už jen její teplota by odrovnala bakterie, které by se chtěly pod ledovec vydat spolu se zařízením. Jen u toho ale nezůstali.
„Zašli jsme opravdu do extrémů, abychom neznečistili jedno z nejzachovalejších prostředí naší planety a zároveň zajistili, že naše vzorky jsou skutečně bezúhonné,“ uvedl John Priscu z univerzity v Montaně. Voda použitá pro vrtání ledem byla filtrována tak, aby se odstranily částice do velikosti bakterií, pak prošla UV zářením, aby byla zahřátá na 90 stupňů Celsia.
První vzorky vynesené na povrch se otestovaly v mobilní laboratoři, aby se potvrdily známky života. Vědci pak odebrali dalších zhruba 30 litrů jezerní vody a osm vzorků usazenin ze dna jezera, aby je odvezli k dalšímu výzkumu v USA. Co našli, zaskočilo i je samotné.
„To množství organismů nás překvapilo, ve skutečnosti se příliš nelišilo od toho, co se dá najít v povrchových jezerech,“ prohlásil Brent Christner z univerzity v Louisianě.
Extrémní ekosystém Necelé dva metry hluboké a 60 kilometrů čtverečních veliké jezero Whillans v místě vrtu skrývalo 3931 druhů jednobuněčných organismů tvořících ucelený ekosystém. Vzhledem k tomu, že toto prostředí nevidělo sluneční světlo zhruba milion let, spoléhají se tyto druhy při výživě na minerály.
Nejpočetnějším zástupcem populace této podvodní civilizace je mikrob archea, který se živí oxidací amoniaku. Po smrti slouží za potravu další skupině organismů žijících z oxidace síry. Další nejpočetnější skupina žije z oxidace železa, jiné svědčil zase metan.
„Zjistili jsme, že tam nejsou jen živé organismy, ale i aktivní ekosystém. I kdybyste si měli vymyslet ten nejúžasnější scénář pro ekosystém v Antarktidě, tohle byste si nevymysleli,“ uvedl Christner.
Jezerní prostředí přirovnal pro server Huffington Post ke dnu hlubokých oceánů, kde je také chlad a nedostatek živin. Samotná voda v jezeře o teplotě -0,5 stupně Celsia zůstává v kapalném stavu díky tlaku ledovce. Od něj má ostatně i bahnitou barvu, za niž může takzvaná ledovcová mouka - hornina rozdrcená třením ledovců o podloží. Na rozdíl od izolovaného Vostoku je Whillans propojené sítí řek s dalšími ze 400 jezer Antarktidy a voda se tam obměňuje v pěti až desetiletém cyklu. Živiny v podobě amoniaku, metanu a minerálů jsou podle vědců zřejmě dědictvím z dob, kdy sedmý kontinent pokrývaly vody oceánů a na místě se usazovaly organická materiály, které se dodnes rozkládají.
Mezinárodní vědecký tým by rád odhalil, odkud se život v jezeře Whillans vzal, zda jej přinesly řeky Antarktidy, její ledovce, nebo jestli jimi byl na místě kdysi uvězněn.
Ať tento život přišel odkudkoli, je to podle řady vědců přelomový objev pro polární výzkum, který teď mimo jiné čeká na detaily o fungování jezerních ekosystémů, které by mohly napovědět k otázkám o původu a vývoji života na zemi. Čeká se i průzkum dalších jezer.
„Co teď máme, je jen tečka na mapě, potřebujeme toho více,“ řekl pro magazín New Scientist Martin Siegert z londýnské Imperial College. Sám se po 15 letech v grantu za sedm milionů liber (242 milionů korun) marně pokoušel dostat v roce 2012 skrz tři kilometry ledovce k jezeru Ellsworth. I svůj pokus chce v budoucnu opakovat.
Naděje pro vesmír Aktuální objev povzbudil i naděje pro hledání života ve vesmíru. Když organismy přežijí v nehostinném prostředí Antarktidy, proč by nemohli žít pod ledovci na pólech Marsu, na měsíci Jupiteru Europa nebo Enceladu obíhajícím okolo Saturnu?
I takové argumenty by se mohly využít pro vyslání sondy, která by se mohla pod mimozemské ledovce provrtat. Výzkum v Antarktidě by pak mohl pomoci k vývoji potřebných zařízení. Ostatně jak připomíná časopis Forbes, NASA by mohla průzkumnou misi k Europě vyslat už v 90. letech tohoto století. Pak by se třeba mohli na další zlomové okamžiky těšit i doktorandi, kteří se podíleli na výzkumu jezera Whillans a podle Forbesu vtipkovali, že nynější objev ve své kariéře asi nepřekonají. Pořád je ale co objevovat i na zemi. Koneckonců vědci při hledání na dně antarktického jezera kvůli nedostatku živin vynechali složitější organismy. Přitom podle serveru Discovery Magazine by vzduchové bubliny, které tamní vodě dodávají tající ledovce, mohly v některých případech podpořit i vývoj bezobratlých organismů, jako jsou například červi nebo hvězdice.
„Co jsme dosud našli, jsou opravdu novinky.
Ale ta novota vychází především z naší ignorance,“ doplnil Christner pro National Geographic.
Magazín k tomu podotkl, že kamkoli se biologové dívají po nějakých typech života, tam nacházejí dosud neočekávané druhy. A to se týká i povrchu Antarktidy, kde žijí podobní extrémofilové - tedy druhy přizpůsobené životu v extrémních podmínkách - jako pod ledem.
Ledové hemžení Například na Antarktidě by málokdo čekal hmyz, přitom se tam najít dá. Označuje ho latinský název Belgica Antarctica a nikde jinde na světě se nevyskytuje. Vědcům se podařilo zjistit, že za jeho umění přežít může i krátký genetický kód.
„Larvy, které jsou po většinu roku skryté v ledu, se vyvíjejí dva roky a dospívají během třetího polárního léta. Dospělci lezou po povrchu, páří se, kladou vejce a umírají během sedmi až deseti dní od vylíhnutí,“ přibližuje jejich život podle studie server Ars Technica.
Nevyrovnávají se jen s chladem, ale zároveň musejí přežít vysušení, vystavení slané i sladké vodě, velké množství UV záření a chemicky náročné prostředí v místech, kde se usazují tučňáci a rypouši sloní. K tomu hmyzu pomáhá zkrácený genetický kód, z nějž evolucí zmizela velká část takzvané odpadní DNA. Tento brouk má méně než sto základních párů genomu, což je málo i ve srovnání s octomilkou, která jich má 130. Mimo jiné evoluce zbavila antarktického brouka čichových receptorů.
Kromě zkoumání hmyzích specialit se ale okolo Antarktidy objevuje více druhů. Ukazuje to i atlas života v Jižním oceánu obklopujícím sedmý kontinent. V závěru srpna ho představil Vědecký výbor pro výzkum v Antarktidě, pracovalo na něm 147 vědců z 91 institucí 22 zemí.
„Je to poprvé, kdy vědecká komunita shrnula, zanalyzovala a zmapovala všechny záznamy unikátní antarktické mořské biodiverzity od dob počátků průzkumů v dobách kapitána Cooka,“ uvedl hlavní editor publikace Claude De Broyer z belgického Královského institutu přírodních věd. Jde o největší projekt podobného typu za posledních 45 let, měl by pomoci k pochopení života v antarktických vodách Tichého oceánu a zároveň pomoci při debatě o vytvoření chráněných území v těchto oblastech.
Umožní zároveň vědcům sledovat vliv změn klimatu a předvídat další vývoj.
V novém atlase se objevují mořští živočichové od mikrobů až po velryby a dají se v něm najít tisíce nových druhů. Objevuje se mezi nimi mimo jiné krab, který přežije v oblacích síry vycházejících z podvodních vulkánů.
„Když celý ten proces začal, znali jsme zhruba čtyři tisíce druhů, ale nyní víme o více než devíti tisících,“ dodala pro deník Independent Katrin Linseová z výzkumného centra British Antarctic Survey.
Vrtat, nebo čekat?
Jak se zdá, budou se podobné počty rozšiřovat stále rychleji. Jeden vrt pod antarktický led přinese takřka čtyři tisíce nových mikroorganismů a časem by možná mohl narazit i na složitější živočichy. A třeba se kvůli tomu jednou nebude muset ani vrtat.
Stačí se podívat na Krvavý vodopád, který vytéká z Taylorova ledovce na východě Antarktidy. Teče z jezera ukrytého pod 400 metry ledu a barvu mu dodává vysoký obsah železa. Podobných proudů z jezer pod ledovci se může objevovat stále více, led Antarktidy totiž taje rychleji, než se zdálo. Podle varování Postupimského institutu pro výzkum klimatických změn také více přispívá k zvyšující se hladině moří.
„Když se ale dají dohromady všechny důkazy, ukazuje se, že se Antarktida stane hlavní příčinou zvyšování hladin moří daleko dříve,“ cituje hlavního autora studie Anderse Levermanna agentura Bloomberg.
Jen během tohoto století by se hladiny moří mohly zdvihnout o 37 centimetrů.
Na druhé straně se ale v ledovcích Antarktidy skrývá tolik vody, že by hladiny posunuly o 58 metrů, což podle OSN bude až za několik tisíc let. Vědci by tedy svá vrtná zařízení ještě odhazovat neměli. l
Průzkum izolovaných prostředí pod Antarktidou odhaluje zákoutí evoluce života na zemi i v mimozemských prostředích. 3 931 druhů mikroorganismů fungujících ve vlastním ekosystému odhalily vzorky z jezera Whillans
O autorovi| Jakub Křešnička * kresnicka@mf.cz
