Nowatorskie badania Polki w rejonach polarnych

Polka jako pierwsza wyizolowała kopalne DNA otwornic z rejonów polarnych. Z uwagi na brak skorupek, większość tamtejszej fauny otwornicowej nie zachowała się w skamieniałościach. Dopiero dzięki analizie kopalnego DNA uczeni mogli odnaleźć te gatunki i odtworzyć ich zapis we wcześniejszych epokach. Stworzyło to zupełnie nowe możliwości w badaniach nad przeszłością klimatyczną i środowiskową.

Joanna Pawłowska z Instytutu Oceanologii PAN w Sopocie zajmuje się paleoceanografią. Odtwarza zmiany klimatu i środowiska na podstawie osadów morskich. Materiał do badań zbiera z dna morskiego w Arktyce, przede wszystkim w Svalbardzie.

Otwornice to jednokomórkowe organizmy bardzo szeroko stosowane w paleoceanografii ze względu na bardzo dobre zachowanie ich skorupek w zapisie kopalnym. W rejonach polarnych duży odsetek otwornic to takie, które nie miały skorupek, więc pozostałości po nich nie zachowały się do naszych czasów. Jaki związek mają zmiany w zbiorowiskach otwornic ze zmianami klimatu?

- Wraz z tym, jak zmienia się klimat, zmienia się też środowisko. Zaczynają dominować inne gatunki otwornic. To przede wszystkim opiera się na tolerancji środowiskowej czy preferencjach środowiskowych konkretnych gatunków. Niektóre preferują zimniejsze wody, inne cieplejsze, jeszcze inne gatunki są wskaźnikami wysokiej produktywności. W przypadku otwornic posiadających skorupki, skład chemiczny skorupek zmieniał się wraz ze zmianami środowiska i odzwierciedlał skład chemiczny środowiska w czasie, kiedy organizm żył - tłumaczy Pawłowska.

Dzięki analizom takich próbek naukowcy mogą wyciągać wnioski na temat przeszłości. Teraz będą mogli też wnioskować na podstawie analiz molekularnych DNA otwornic. Aby pobrać próbki, ekipa badawcza musi przepłynąć do Arktyki na statku Oceania. Na jego pokładzie znajduje się sprzęt badawczy. Najważniejszym narzędziem w pracy paleoceaonografa jest rdzeniownik grawitacyjny, czyli obciążona metalowa rura, która z siłą przyciągania ziemskiego wbija się w dno morskie i może pobrać nawet kilkumetrowy rdzeń osadów, które później są zamrażane, przewożone do ośrodków naukowych i poddawane szczegółowej analizie w laboratoriach.

- Wykonujemy analizy mikropaleontologiczne, sprawdzamy właściwości osadów, robimy analizy biochemiczne i na podstawie tych wskaźników jesteśmy w stanie odtwarzać zmiany, jakie zachodziły w środowisku w minionych epokach i jak środowisko zmieniało się wraz ze zmieniającym się klimatem - wylicza Pawłowska.

Jak przyznaje, takie podróże są jednocześnie przygodą i ciężką pracą. Zwykle w rejs płynie się raz na rok, na kilka tygodni. Oceania - statek Instytutu Oceanologii PAN spędza w rejonie Spitsbergenu około 3 miesięcy w roku, od czerwca do sierpnia. Wtedy zmieniają się ekipy naukowców, którzy zbierają materiał do badań. Podczas żmudnej i ciężkiej pracy w trudnych warunkach klimatycznych mają okazję podziwiać Arktykę, która jest ciekawym miejscem, atrakcyjnym do prowadzenia badań.

- Metody molekularne w paleoceanografii są dopiero wdrażane, wymaga to eksperymentów. Chciałabym rozwinąć badania molekularne o inne grupy organizmów, np. okrzemki. Są to jednokomórkowe glony, które w paleoceanografii używane są do odtworzenia warunków środowiskowych - tak samo jak otwornice - mówi Pawłowska.

Okrzemek w osadach pobranych w fiordach Spitsbergenu jest bardzo mało. To może dziwić, bo na otwartym morzu zapis okrzemkowy jest bardzo dobry. Mimo że co roku zdarzają się zakwity okrzemkowe, a więc one są obecne w środowisku, to nie zachowują się na dłużej w osadzie.

- Tak naprawdę nie wiemy, dlaczego okrzemki nie zachowują się w osadach fiordowych, ale w pierwszych pobranych próbach udało mi się uzyskać ich DNA. Więc możliwe, że tak jak w przypadku otwornic jesteśmy też w stanie odtwarzać sekwencje DNA innych grup organizmów. W przyszłości chciałabym prowadzić badania w tym kierunku - planuje rozmówczyni PAP.

Badaczka na stałe współpracuje z uniwersytetem w Genewie, gdzie wykonała potrzebne badania. Niedawno nawiązała też współpracę z Instytutem Ifremer. Kontakty międzynarodowe pozwalają jej prowadzić badania w szerszym zakresie niż gdyby robiła to sama. Joanna Pawłowska jest tegoroczną laureatką stypendium START Fundacji na rzecz Nauki Polskiej.

PAP - Nauka w Polsce