Ένας εκτεταμένος κατάλογος της ζωής των ωκεανών αποκαλύφθηκε από πανεπιστημιακούς ερευνητές στη Σαουδική Αραβία, παρέχοντας μια βάση για την παρακολούθηση των επιπτώσεων της υπερθέρμανσης του πλανήτη, της ρύπανσης και άλλων ανθρωπογενών αλλαγών στο θαλάσσιο περιβάλλον, αλλά και ένα σημείο αναφοράς για τους επιστήμονες στη διαμόρφωση στοχευμένων ερευνητικών ερωτημάτων σχετικά με συγκεκριμένους οικοτόπους και μικροβιακές κατηγορίες.
Η ολοκληρωμένη βάση δεδομένων, με την ονομασία KMAP Global Ocean Gene Catalogue 1.0, αποτελεί παγκόσμια πρωτοτυπία, χαρτογραφώντας το γενετικό αποτύπωμα μυριάδων θαλάσσιων οργανισμών, κυρίως μικροβίων, αναφέρει άρθρο του TheNationalNews.com. Προσφέρει επίσης μια νέα προοπτική για την πρόβλεψη των συνεπειών των αλλαγών που προκαλούνται από την κλιματική αλλαγή, όπως η αύξηση της θερμοκρασίας των ωκεανών, η αποξυγόνωση και η οξίνιση.
Σχολιάζοντας τις δυνατότητες του Άτλαντα, η επικεφαλής συγγραφέας Elisa Laiolo του Πανεπιστημίου Επιστήμης και Τεχνολογίας King Abdullah (KAUST) στο Thuwal της Σαουδικής Αραβίας, τον χαρακτηρίζει ως «ένα άλμα προς την κατανόηση της πλήρους ποικιλομορφίας του ωκεανού, καθώς περιέχει περισσότερες από 317 εκατομμύρια ομάδες γονιδίων από θαλάσσιους οργανισμούς σε όλο τον κόσμο».
«Ο κατάλογος επικεντρώνεται στα θαλάσσια μικρόβια, τα οποία επηρεάζουν σε μεγάλο βαθμό τη ζωή του ανθρώπου μέσω της επιρροής τους στην υγεία του ωκεανού και στο κλίμα της Γης».
Ο καθηγητής Carlos Manuel Duarte, θαλάσσιος οικολόγος στο KAUST και κύριος συγγραφέας της μελέτης, υπογράμμισε τη σημασία των δυνατοτήτων του άτλαντα για την αντιμετώπιση της κλιματικής αλλαγής.
Τόνισε την ικανότητά του να εντοπίζει γονίδια που θα μπορούσαν να διαδραματίσουν καθοριστικό ρόλο στις διαδικασίες μείωσης του διοξειδίου του άνθρακα, καθώς μπορούν να «αξιοποιηθούν για να καταλύσουν αντιδράσεις για την αποτελεσματική απομάκρυνση του CO2 από την ατμόσφαιρα ή τον ωκεανό, από τα οποία ο κατάλογος περιέχει χιλιάδες», δήλωσε ο καθηγητής Duarte.
Οι ωκεανοί, που καλύπτουν περισσότερο από το 70% της επιφάνειας της Γης, βρίθουν ζωής, μεγάλο μέρος της οποίας παραμένει ανεξερεύνητο και μυστηριώδες.
Ζωτικής σημασίας πληροφορίες
Ο νέος κατάλογος περιλαμβάνει 317,5 εκατομμύρια ομάδες γονιδίων που συγκεντρώθηκαν από περισσότερα από 2.100 δείγματα ωκεανών.
Τι είναι όμως τα θαλάσσια μικρόβια;
«Τα θαλάσσια μικρόβια είναι μονοκύτταροι οργανισμοί που αντιπροσωπεύουν το μεγαλύτερο μέρος της ζωής στον ωκεανό, σε αριθμό και μάζα, και είναι υπεύθυνα για όλη την ανακύκλωση των στοιχείων, όπως ο άνθρακας, το άζωτο και ο φώσφορος», εξήγησε ο καθηγητής Duarte.
Οι διαδικασίες αυτές είναι θεμελιώδεις για τη διατήρηση των βασικών βιολογικών διεργασιών του ωκεανού. Αυτό περιλαμβάνει την ισορροπία των αερίων του θερμοκηπίου, τα οποία είναι ζωτικής σημασίας για τη ρύθμιση του κλίματος, και την παραγωγή που στηρίζει την παγκόσμια αλιεία.
Τι μπορεί να μας πει στην πραγματικότητα αυτός ο τεράστιος κατάλογος θαλάσσιων γονιδίων για τη ζωή των ωκεανών;
«Μας λέει ότι το παγκόσμιο γονιδίωμα των ωκεανών είναι δυναμικό και εξελίσσεται συνεχώς, ότι τα βακτήρια συμβάλλουν στο μεγαλύτερο μέρος της γονιδιωματικής ποικιλομορφίας σε ολόκληρο τον ωκεανό, αλλά ότι οι μύκητες είναι πολύ πιο σημαντικοί από ό,τι έχει γίνει αντιληπτό στη ζώνη του λυκόφωτος - το στρώμα μεταξύ 200-1.000 μέτρων βάθος - και ότι οι ιοί έχουν πολύ σημαντική συμβολή στο γονιδιωματικό ρεπερτόριο του ωκεανού», δήλωσε ο καθηγητής Duarte.
Αυτό που διαφοροποιεί το νέο δείκτη είναι το επίπεδο λεπτομέρειάς του.
Κάθε ομάδα γονιδίων κατηγοριοποιείται σύμφωνα με την ταξινομία, αποκαλύπτοντας τον τύπο του οργανισμού ή το είδος στο οποίο ανήκει.
Καταγράφεται επίσης η λειτουργία της πρωτεΐνης που κωδικοποιείται από κάθε γονίδιο, η γεωγραφική του προέλευση και το βάθος από το οποίο συλλέχθηκε το δείγμα.
Η δημιουργία αυτού του καταλόγου περιελάμβανε μια πολύπλοκη διαδικασία αλληλούχισης του DNA, χρησιμοποιώντας μια τεχνική γνωστή ως αλληλούχιση shotgun.
Η αλληλούχιση Shotgun είναι μια μέθοδος που χρησιμοποιούν οι επιστήμονες για να αναλύσουν το DNA από τον ωκεανό, επιτρέποντάς τους να διαβάσουν και να καταγράψουν γρήγορα τις γενετικές πληροφορίες πολλών οργανισμών ταυτόχρονα, σαν να δημιουργούν έναν λεπτομερή χάρτη.
Η προσέγγιση αυτή επιτρέπει τη γρήγορη και αποτελεσματική ανάλυση του DNA σε κάθε δείγμα, συναρμολογώντας ένα «μεταγονιδίωμα» - μια συλλογή γενετικών πληροφοριών από όλους τους οργανισμούς που υπάρχουν σε ένα δείγμα.
Θα φέρει ώθηση στη βιοτεχνολογία
Ο Παγκόσμιος Ωκεάνιος Γονιδιακός Κατάλογος KMAP 1.0 προσφέρει γνώσεις σχετικά με την ποικιλομορφία και τις λειτουργίες της ζωής των ωκεανών, ιδίως για την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο οι οργανισμοί αυτοί προσαρμόζονται και αλληλεπιδρούν με το περιβάλλον τους.
Ρίχνει επίσης φως στην κατανομή των μικροβίων σε διάφορα βάθη και γεωγραφικές τοποθεσίες.
Πέρα από την επιστημονική του αξία, ο κατάλογος έχει πρακτικές εφαρμογές σε διάφορους τομείς, όπως η βιοτεχνολογία, τα φαρμακευτικά προϊόντα και η περιβαλλοντική παρακολούθηση.
Για παράδειγμα, μπορεί να βοηθήσει στην ανακάλυψη νέων ενώσεων για την ανάπτυξη φαρμάκων ή στην παρακολούθηση της επίδρασης της κλιματικής αλλαγής και των ανθρώπινων δραστηριοτήτων στα θαλάσσια οικοσυστήματα.
«Η βιομηχανική χρήση των θαλάσσιων γονιδίων ωθεί τη θαλάσσια βιοτεχνολογία, η οποία είναι μια νέα βιομηχανία, καθώς η αλληλούχιση είναι δυνατή μόλις από πάνω από μια δεκαετία πριν, και παράγει έναν όγκο 6 δισεκατομμυρίων δολαρίων ετησίως, με το ποσό αυτό να διπλασιάζεται κάθε έξι χρόνια», δήλωσε ο καθηγητής Duarte.
«Ο Κατάλογος Ωκεάνιων Γονιδίων επιτρέπει την εξερεύνηση της τεράστιας ποικιλομορφίας των γονιδίων σε αναζήτηση της κατανόησης της εξέλιξης της ζωής, της λειτουργίας του ωκεανού και των γονιδίων που κωδικοποιούν ένζυμα βιομηχανικής χρήσης: βιομηχανία τροφίμων, φαρμακοβιομηχανία, καλλυντικά, περιβάλλον και τομείς ενέργειας».
Ωστόσο, δύο κύριες προκλήσεις σχετίζονται με τον κατάλογο. Πρώτον, το δύσκολο έργο του εντοπισμού συγκεκριμένων γονιδίων ενδιαφέροντος μέσα στα εκατοντάδες εκατομμύρια που είναι διαθέσιμα στον κατάλογο και δεύτερον, το πολύπλοκο ζήτημα της ιδιοκτησίας των γονιδίων.
Η τελευταία πρόκληση παραμένει σε μεγάλο βαθμό ανεκπλήρωτη, παρά τις προόδους που σημειώθηκαν στο πλαίσιο διεθνών πλαισίων όπως η Σύμβαση για τη Βιολογική Ποικιλότητα (Πρωτόκολλο της Ναγκόγια) και το Δίκαιο της Θάλασσας (συμφωνία για τη βιοποικιλότητα πέρα από τα εθνικά σύνορα).
Το έργο αυτό θέτει επίσης τις βάσεις για μελλοντικές έρευνες, παρέχοντας μια βάση για την παρακολούθηση της ωκεάνιας βιοποικιλότητας.
