Historie ERBN – Kiedy świat stoi otworem: rozszyfrowywanie minionych zmian klimatu

Zależność między temperaturą powietrza a ilością dwutlenku węgla w atmosferze (pCO2) to "gorący" temat dla naukowców, gdyż może pomóc im w zrozumieniu zarówno dawnych, jak i przyszłych zmian klimatu. Dowody dawnych zmian klimatu znajdywane są głównie w zapisach geologicznych, takich jak skamieliny organizmów żyjących niegdyś na ziemi, z których, na podstawie różnych izotopowych i chemicznych sygnałów, wyczytać można, jak zmieniała się temperatura i wartości pCO2. Należy jednak zadać pytanie, na ile te zapisy są wartościowe? Czy obraz zmian klimatu, jaki dzięki nim otrzymujemy jest prawdziwy? Czy naukowcy powinni opierać swoje wnioski wyłącznie na obliczeniach empirycznych, nie rozumiejąc mechanizmów biologicznych leżących u ich podstaw? Omawiane tu badanie zostanie zaprezentowane podczas sesji jesiennej zjazdu Amerykańskiej Unii Geofizycznej (wtorek, 4 grudnia).

Zmiana klimatu i środowisko

Wymienione wcześniej wątpliwości wytyczają kierunek badań prowadzonych przez prof. Rosalindę Rickaby i jej zespół na Uniwersytecie Oxfordzkim w ramach projektu GRACE. Dzięki dofinansowaniu z ERBN, naukowcy badają "zapisy geologiczne pochodzące od żywych organizmów", rozszyfrowując sygnały klimatyczne zapisane w fenotypie tych organizmów. W drodze ewolucji w genach zachodzą liczne mutacje, a niektóre z nich sprawiają, że wybrane organizmy zyskują przewagę nad innymi i lepiej przystosowują się do zmian środowiskowych. Prof. Rickaby postawiła przed sobą zadanie odczytania tych genetycznych sygnałów i stworzenia "zapisu taśmowego" zmian klimatycznych.

Drobnoustroje morskie wykorzystują enzym "Rubisco" w celu przyłączenia cząsteczki dwutlenku węgla w procesie fotosyntezy. Badając sekwencję genów dzisiejszego enzymu Rubisco, prof. Rickaby i jej zespół mogą cofnąć się w czasie, aby sprawdzić, kiedy zmiana warunków atmosferycznych, takich jak temperatura i pCO2, powodowała pozytywną selekcję, polegającą na mutacji i adaptacji struktury enzymu Rubisco. To pomoże w lepszym zrozumieniu sygnału o zmianie klimatu, jakim jest koncentracja izotopu oraz poznaniu mechanizmów kontroli dystrybucji dwutlenku węgla przez fitoplankton w oceanach w danym czasie geologicznym oraz w przyszłości.

Wyniki badań zespołu są obiecujące i wkrótce zostaną opublikowane. Chociaż prace koncentrują się na ostatnich 65 milionach lat, odkryto, że geny Rubisco posiadają silne sygnały pochodzące z ery prekambryjskiej, tj. sprzed 0,5 do 1 mld lat. Był to ważny okres w dziejach Ziemi, z kilku powodów: ówczesna atmosfera bardzo różniła się od dzisiejszej i dynamicznie się zmieniała; był to okres zlodowaceń, które zmieniły Ziemię w "śnieżną kulę"; z końcem ery prekambryjskiej, tj. 540 mln lat temu, Ziemia zaroiła się od organizmów żywych – to był okres, kiedy życie na Ziemi rozpoczęło się naprawdę. Jak dotąd, wyniki projektu GRACE pokazały, że historia zapisana w materiale genetycznym żywych organizmów sięga dużo dalej w przeszłość niż przypuszczano.

- Źródło: Prof. Rosalind Rickaby
- Koordynator projektu: Uniwersytet Oxfordzki, Zjednoczone Królestwo
- Tytuł projektu: Zapis genetyczny atmosferycznego dwutlenku węgla
- Akronim projektu: GRACE
- Strona internetowa koordynatora projektu GRACE
- Siódmy program ramowy (7PR) (Nabór wniosków do ERBN): Grant dla początkujących naukowców 2007
- Finansowanie przez KE 1 650 000 EUR
- Czas trwania projektu 5 lat