Extrémní biotopy bez slunce

Hlubokomořské prostředí – v hloubkách kolem 1 000 m a více – je zcela temné. Absence světla eliminuje fotosyntetické trofické řetězce, což nutí organismus přejít na jiné zdroje energie. Zde se aktivují chemotrofní ekosystémy, založené na metanových pramenech a geotermálních procesech. V tomto drsném prostředí našli vědci z Occidental College a dalších institucí svůj cíl: mořské pavouky odolné i nečekaně inovativně adaptované na život v extrému.

Metanové farmy na exoskeletu

Shana Goffredi a kolegové identifikovali tři nové druhy mořských pavouků rodu Sericosura, žijících pouze v blízkosti hlubokomořských vývěrů metanu a hydrotermálních pramenů u pobřeží Kalifornie a Aljašky. Analýza stabilních izotopů ukázala, že pavouci konzumují metan prostřednictvím bakteriálního povlaku na svých tělech. Tyto bakterie oxidují metan – přeměňují ho na biologicky využitelnou formu uhlíku, kterou pavouci následně získávají jako zdroj energie, který pak pavouci sbírají pomocí drobných zoubků na exoskeletu. To je unikátní případ symbiózy, doposud nepozorovaný u zvířat.

Důkaz z hlubin – jak se objevili

Mikrobiologové využili vzorky z expedic v letech 2021–2023. Na hloubkách kolem 3 000 m pavouci mizeli v tmavém běsnění oceánu, sbíraní technikou nasávacích sond. V laboratoři však vědcům s úžasem ukázaly izotopové analýzy – výsledek byl jasný: uhlík z metanu tvořil hlavní část jejich organického základu. Přímé sledování bakterie na povrchu dále potvrdilo, že nejde o pozůstalé baktérie ze sedimentu, ale o živou „farmu“ na těle pavouka, který je – spíše než lovcem – chytrým hospodářem mikrobů.

Proč je to výjimečné?

1. Zcela nový trofický model ( model popisuje tok energie a živin v potravním řetězci) – vládne zde symbióza typu mikrobiální farmaření zvířaty.

2. Metan jako zdroj potravy, nikoli součást chemického řetězce, ale přímý input pro zvířata.

3. Možnosti průzkumu uhlíkového cyklu – tito pavouci uvádějí metan z oceánu do biologického využití.

4. Představují extrémní adaptaci – ukazují, jak život může obstát bez fotosyntézy a sluneční energie.

Co jádro analýzy říká?

Výsledky publikované v Proceedings of the National Academy of Sciences potvrzují, že:

• pavouci o délce kolem 1 cm mají důkladně pokrytý exoskelet bakteriální vrstvou,

• tato vrstva obsahuje metanové bakterie rozkládající CH₄,

• potrava získaná takto představuje zásadní energetický zdroj,

• jedná se o tři dosud neznámé druhy, zatím bez oficiálních názvů, které nyní čekají na popis v Scripps Institution of Oceanography.

Ecologické a klimatické vlivy

Metan je významným skleníkovým plynem. Objev nových potravních sítí založených na jeho oxidaci má globální dopady:

• zvyšuje odtok uhlíku z oceánu do biosféry,

• rozšiřuje naše chápání chemických potravních webů mimo světlo,

• zlepšuje modelování oceánské biogeochemie,

• může vést k novým technologiím založeným na mikrobiálních managerstvích v biotechnologii.

Co dál? Další objevy na obzoru

Goffredi upozorňuje, že kolem dalších metanových vývěrů již byly nalezeny příbuzné druhy, které mohou fungovat stejně.nějakého výzkumu. Podle ní je naděje, že časem objasníme, jak široce tento strategický vztah v mořích existuje. Připravují se další expedice a detailní genetické analýzy přítomných bakterií i pavouků – a kdo ví, možná objevíme analogické mechanismy i v jiných hlubokomořských organizmech.

Co to znamená pro vědu a společnost?

• Biologové získávají nový vzorec symbiózy, který rozšiřuje hranice evoluční ekologie.

• Geochemici hledají cesty, jak metan transformovaný do potravinových řetězců ovlivňuje uhlíkovou bilanci oceánu.

• Klimatologové musí zvážit dopady této biotransformace na globální klima.

• Biotechnologové mohou inspirovat nové mikrobiální aplikace – od biofiltrů po recyklační procesy.

Závěr

Objev těchto podivuhodných mořských pavouků není jen kuriozita z hlubin – je to ikonický obrat v našem vnímání života bez světla, slunce a fotosyntézy. Mořští „farmáři“ bakterií ukazují, že život nás může překvapit, a že existují strategie hluboko pod hladinou, které mohou nabídnout nový pohled na biologickou rozmanitost i uhlíkové procesy naší planety. A co víc – tahle záhadná symbióza může být jen špičkou ledovce toho, co hloubky ještě ukrývají.