Denizlerin En Derin Noktasında Yaşam: Mariana Çukuru’nda Yeni Türler Keşfedildi
Şanghay Jiao Tong Üniversitesi, derin okyanus hadal bölgesindeki mikrobiyal ekosistemler üzerine kapsamlı bir araştırma yürütmüştür.
Bulgular, tespit edilen mikrobiyal türlerin %89,4’ünün daha önce rapor edilmemiş olmasıyla, benzeri görülmemiş düzeyde bir taksonomik yeniliği ortaya koymaktadır. Çalışma, aerodinamik veya çok yönlü adaptasyon stratejilerini tercih eden seçilim baskılarının, bu ekstrem mikrobiyal ekosistemleri şekillendirmede nötr sürüklenmeye göre baskın olduğunu göstermiştir.
Deniz seviyesinin 6.000 metreyi aşan derinliklerinde bulunan Hadal ortamları, Dünya üzerinde en az keşfedilen ekosistemler arasında yer almaktadır. Tam okyanus derinliğine ulaşabilen insanlı dalgıçlar nadirdir ve 2019’dan önce Mariana Çukuru’nun en derin noktasını bir düzineden az kişi ziyaret etmiştir.
Hadal bölgesinin muazzam hidrostatik basıncı, neredeyse dondurucu sıcaklıkları ve aşırı besin sınırlamaları, yaşamın gelişmesi için görünüşte imkansız koşullar yaratmaktadır. Önceki araştırmalar bu derinliklerdeki mikrobiyal çeşitliliğin sınırlı olabileceğini öne sürmüş, ancak doğrudan örnekleme eksikliği bu önerilerin kesinliğini sınırlamıştır.
Derin deniz teknolojisindeki gelişmeler, özellikle de Fendouzhe dalgıç gemisi, hadal araştırmalarında devrim yaratarak daha hassas ve sık örnekleme yapılmasına olanak sağlamıştır. 220 kg örnekleme kapasitesi ve altı saatlik uzatılmış bentik çalışma süresiyle Fendouzhe, yerçekimi ve kutu karotlar gibi geleneksel yöntemlerden daha iyi performans göstermiştir.
Mariana Çukuru Çevre ve Ekoloji Araştırması (MEER) projesi, bu derinliklerdeki mikrobiyal ve makrofaunal yaşamın ilk sistematik araştırmasını sağlayarak, benzeri görülmemiş düzeyde biyolojik çeşitliliği ve adaptasyon stratejilerini ortaya koymaktadır.
Cell dergisinde yayımlanan “En Derin Okyanus Sedimanlarında Mikrobiyal Ekosistemler ve Ekolojik İtici Güçler” başlıklı çalışmada araştırmacılar, hadal bölgesindeki mikrobiyal çeşitliliği ve adaptasyon stratejilerini araştırmak için büyük ölçekli metagenomik ve 16S rRNA gen amplikon dizilimi gerçekleştirdi.
TS21 seferi sırasında (Ağustos-Kasım 2021) araştırmacılar 33 dalış gerçekleştirerek Mariana Çukuru, Yap Çukuru ve Filipin Havzası’nda 6.000 ila 10.900 metre arasında 1.648 sediman örneği, 12 in situ deniz suyu filtratı ve çok sayıda makroorganizma örneği topladı.
Örnekleme, içbükey ve dışbükey faylar, hendek yamaçları ve abisal düzlükler dahil olmak üzere çeşitli jeolojik özellikleri kapsadı ve bugüne kadarki en kapsamlı hadal ekolojik veri setine zemin hazırladı.
1.194 örneğin metagenomik dizilimi, 92 terabasepair (Tbp) Mariana Çukuru Çevre ve Ekoloji Araştırması (MEER) veri setini oluşturmuş ve %89,4’ü daha önce rapor edilmemiş olan 7.564 mikrobiyal türü tanımlamıştır. Karşılaştırmalı genomik analiz, MEER veri setinin küresel derin deniz veri setleriyle çok az örtüştüğünü doğrulayarak yeniliğini pekiştirmiştir.
Analizler jeofiziksel, jeokimyasal ve biyolojik metodolojileri entegre ederek yarı otomatik bir DNA ekstraksiyonundan dizileme sürecine geçmiştir. Veriler, özellikle prokaryotlar ve virüsler arasında, hem aşırı çevresel baskılardan hem de karmaşık topografik varyasyonlardan etkilenen olağanüstü yüksek düzeyde mikrobiyal yenilik, çeşitlilik ve heterojenlik ortaya koymuştur.
Mikroorganizmaların ötesinde, araştırma iki temsili hadal makrofauna türünü vurgulamaktadır: Hadal amfipodları (Hirondellea gigas) – hendekler boyunca yatay nüfus değişimleri ve Hadal salyangoz balığı (Pseudoliparis swirei) – omurgalıların derin denizden hadal bölgesine dikey bir istilasını göstermektedir.
Mikroplar ve makrofauna arasında paylaşılan adaptasyon mekanizmaları, hadal ortamlarında yakınsak evrimsel stratejilere işaret etmektedir. Gelişmiş antioksidasyon mekanizmaları ve uyumlu solütlerin hücre içi birikimi, biyolojik alanlar arasında gözlemlenmiş ve ultra yüksek basınç koşullarına evrensel fizyolojik tepkiler kavramını güçlendirmiştir.
Verilerden çıkarılan sonuçlar, derin okyanusta mikrobiyal topluluk oluşumunun temel belirleyicisinin rastgele sürüklenmeden ziyade çevresel seçilim olduğunu doğrulamaktadır. Bulgular ayrıca hadal mikrobiyal ekosistemlerin daha sığ deniz ortamlarındakilerden farklı evrimsel baskılar altında faaliyet gösterdiğini ortaya koymaktadır.
Yeni oluşturulan veri seti, biyoteknoloji ve çevre bilimindeki potansiyel uygulamalarla derin deniz mikrobiyal adaptasyonu üzerine gelecekteki çalışmalar için bir sıçrama tahtası sağlamaktadır.
MEER veri setleri artık herkesin erişimine açık olup, araştırmacılara yeni hadal mikrobiyal ve makrofaunal verilerden oluşan kapsamlı bir havuz sunmaktadır.
Kaynak: https://phys.org
Mariana Çukuru’ndaki Gizemli Yapılar Enerji Dönüşümü Gerçekleştiriyor