Tullbergia, mniejsza od ziarna sezamu, ze swoimi dwoma mięsistymi czułkami oraz sześcioma nogami, żyje między antarktycznym lodem a toksycznymi glebami. Tullbergia, mniejsza od ziarna sezamu, ze swoimi dwoma mięsistymi czułkami oraz sześcioma nogami, żyje między antarktycznym lodem a toksycznymi glebami. Igor Siwanowicz
Środowisko

Twardziel z Antarktydy. Skoczogonki przetrwały miliony lat

Maleńkie sześcionogie zwierzę przetrwało w skrajnie surowym klimacie Antarktydy co najmniej 30 faz ekstremalnych ochłodzeń. Naukowcy próbują się dowiedzieć, jak mu się to udało.

W Sekcji Archeo w pulsarze prezentujemy archiwalne teksty ze „Świata Nauki” i „Wiedzy i Życia”. Wciąż aktualne, intrygujące i inspirujące.


Ian Hogg i Byron Adams wyglądali z okien helikoptera lecącego nisko ponad skalistymi stokami Gór Transantarktycznych, których wierzchołki wystają znad lądolodu; znajdowali się w odległości około 600 km od bieguna południowego. Był słoneczny styczniowy dzień 2018 roku. Naukowcy przeszukiwali wzrokiem urwiska i półki skalne, wypatrując form terenu opisanych w kilku krótkich sprawozdaniach z badań terenowych pozostawionych przez nieżyjącego już dziś entomologa, który w 1964 roku poinformował o odkryciu w tym odludnym miejscu tajemniczego zwierzęcia, którego jednak nikt od tego czasu nie widział.

Góry Transantarktyczne, ciągnące się na długości ponad 3 tys. km, przecinają kontynent, dzieląc go na dwie części. Potężny łańcuch górski szerokości 100–200 km jest niczym zapora trzymająca w ryzach olbrzymi lądolód Antarktydy Wschodniej, który wznosi się na wysokość ponad 3 km nad poziomem morza. Jednakże pojedyncze lodowce, zasilane lodem z tej olbrzymiej czaszy, przeciskają się między szczytami górskimi, a następnie spływają powoli w stronę niżej położonej Antarktydy Zachodniej. Same wierzchołki, smagane silnymi, suchymi wiatrami wschodnimi, są jednak wolne od lodu.

Zimą temperatury w południowej części Gór Transantarktycznych spadają poniżej –40°C. Cienkie, górskie gleby pokrywające wyższe partie wielu stoków górskich nie otrzymały większych ilości wody od dziesiątek, a nawet setek tysięcy lat, co doprowadziło do nagromadzenia się w nich żrących soli, tak jak na powierzchni Marsa. A jednak znalazły się złożone organizmy, które ten skrajnie surowy świat uznały za swój dom. Hogg i Adams od 2006 roku penetrują antarktyczny łańcuch górski, zbierając próbki gleby, by dowiedzieć się, jakie zwierzęta tam żyją. Jednak gatunek odkryty w 1964 roku – owadopodobne zwierzę Tullbergia mediantarctica – dotąd im się wymykał.

Naukowcy zbierają próbki gleby ze skoczogonkami Tullbergia.Byron AdamsNaukowcy zbierają próbki gleby ze skoczogonkami Tullbergia.

Miejsce, do którego wybrali się tym razem – Mount Speed – jest to niski grzbiet w południowej części Gór Transantarktycznych, znajdujący się w odległości około 700 km od morza. Ze wschodu na zachód spływa tu Lodowiec Shackletona szerokości około 10 km. Hogg, biolog z Polar Knowledge Canada, w pewnym momencie dostrzegł z helikoptera stromiznę, której wygląd pasował do opisu znajdującego się w notatkach entomologa. Pilot posadził maszynę powyżej stromego zbocza, a jej pasażerowie zeskoczyli na skalną pochyłość pokrytą rumoszem żółtawego granitu. Zaglądali metodycznie pod kolejne głazy. Parę minut później odnaleźli to, czego szukali – tuziny białych, sześcionogich zwierząt mniejszych od ziarna sezamu.

Zwierzątka poruszały się powoli, lecz z determinacją pomiędzy ziarnami piasku, nawigując za pomocą mięsistych czułków przypominających dwa wyprostowane palce. Zarazem były bardzo wrażliwe na odwodnienie – po minucie od odsunięcia kamienia marszczyły się i umierały. Kontakt z powietrzem im nie służył. W ciągu kilku następnych dni Hogg i Adams znaleźli cztery kryjówki tych zwierząt na czterech różnych stokach wznoszących się w pobliżu dolnego zakończenia Lodowca Shackletona. Niektóre z tych oaz miały powierzchnię mniejszą od boiska do koszykówki.

Tullbergia należy do grupy zwierząt zwanej skoczogonkami, które są prymitywnymi, bezskrzydłymi krewnymi owadów. Niewiele osób słyszało o skoczogonkach, choć w ziemi w parku miejskim lub każdym przydomowym ogródku mieszkają ich zapewne miliony. Te maleńkie zwierzęta występują na całym świecie, a niektóre ich gatunki żyją na wolnych od lodu fragmentach antarktycznego interioru, gdzie ich sporadyczne posiłki składają się z bakterii i mikroskopijnych grzybów.

W jaki sposób Tullbergia i inne skoczogonki dotarły do tych odległych gór i jak udało się im przetrwać dziesiątki epizodów ochłodzeń? Naukowcy bardzo chcieliby poznać odpowiedzi na te pytania. Od czasu ekspedycji w 2018 roku Hogg i Adams – ten drugi jest biologiem z Brigham Young University – przeprowadzili wiele analiz genetycznych dotyczących zarówno odnalezionego gatunku Tullbergia, jak i innych skoczogonków, na których kolonie natrafiono podczas tamtej wyprawy. Wyniki tych analiz, z którymi miałem okazję się zapoznać, a które zostaną opublikowane jeszcze w tym roku, rzucą nowe światło na dzieje tych antarktycznych gatunków, co z kolei może doprowadzić do odświeżenia poglądów na temat historii kolejnych ekspansji i odwrotów lądolodu Antarktydy w ciągu ostatnich wielu milionów lat. Stworzenia takie, jak Tullbergia, zmuszają nas także do rewizji naszych wyobrażeń, co do granic ziemskiego życia, umacniając w przekonaniu, że złożone organizmy zwierzęce potrafią przetrwać nawet w najbardziej surowym środowisku.

Na piarżystych stokach Mount Speed sąsiadującej z Lodowcem Shackletona w Górach Transantarktycznych.Byron AdamsNa piarżystych stokach Mount Speed sąsiadującej z Lodowcem Shackletona w Górach Transantarktycznych.

Imigranci z epoki lodowej

Wszyscy wiedzą, że na Antarktydzie żyją pingwiny i foki, ale te po wielokroć opisywane i pokazywane zwierzęta zamieszkują jedynie strefę brzegową kontynentu, żywiąc się fitoplanktonem, rybami i krylem. Nie mogłyby jednak przetrwać we wnętrzu wielkiego lądu, który ma rozmiary większe niż USA i Meksyk razem, i na dodatek jest w 98% zajęty przez lądolód.

Jednak już na początku XX wieku naukowcy zaczęli odkrywać, że na wolnych od lodu terenach położonych wiele kilometrów od wybrzeża żyje wiele małych zwierząt: skoczogonków, roztoczy, nicieni i bezskrzydłych muchówek. Wszystkie te organizmy potrzebują do życia wody i zazwyczaj można je spotkać na spłachetkach porostów i mchów porastających północne stoki górskie, na których słońce stopiło śnieg podczas dnia polarnego, umożliwiając rozwój nieco grubszej warstwy gleby. Stopniowo badacze odkrywali małe zwierzęta w coraz zimniejszych i coraz suchszych miejscach.

W 1964 roku w pobliżu Lodowca Shackletona pojawił się entomolog Keith Wise. Chciał się przekonać, czy takie małe twardziele mogą przetrwać w jednym z najbardziej odludnych kawałków niezlodzonej Antarktydy. 13 grudnia wspiął się na nartach po lodowcu i po pokonaniu kilku kilometrów dotarł do grzbietu Mount Speed. Zobaczył, jak woda z topniejącego śniegu przesącza się po stromym stoku górskim, zwilżając glebę u jej podnóża. Tam właśnie znalazł dwa gatunki skoczogonków. Pierwszym był szary Antarctophorus subpolaris, znany mu już z innych miejsc na Antarktydzie, drugim – biały jak duch Tullbergia, o którym nie wiedziano nic.

W kolejnych dekadach naukowcy próbowali złożyć w jedną całość dzieje tego fragmentu Antarktydy, na którym odnaleziony został Tullbergia. Analiza osadów morskich wykazała, że w ciągu ostatnich 5 mln lat Antarktyda doświadczyła 38 faz zaostrzania się klimatu. Podczas tych zimniejszych od normy epizodów lodowce puchły, zajmując wyższe partie stoków górskich, które dziś są wolne od lodu. Temperatury były w takich okresach niższe od dzisiejszych o 5–10°C. Większość naukowców doszło do wniosku, że w takich zimnych fazach „lądolód w zasadzie wszystko usuwał” – mówi Steven Chown, ekolog regionów polarnych z Monash University w Melbourne w Australii.

Naukowcy generalnie uważali, że gdy kryzys temperaturowy mijał i lodowce cofały się, odsłaniając skalne stoki, wtedy rozmaite małe zwierzęta – przybyłe z Patagonii, Nowej Zelandii i Australii wraz z prądami morskimi lub na stopach ptaków morskich – ponownie kolonizowały wnętrze Antarktydy. Imigranci zastępowali poprzedników wypartych przez lądolód. Tyle że podczas jego kolejnej ekspansji ci nowi przybysze także ginęli, po czym – gdy znów robiło się cieplej – na ich miejsce przybywali kolejni śmiałkowie. Dlatego większość ekspertów była przekonana, że gatunki obecnie żyjące na Antarktydzie pojawiły się na niej nie wcześniej niż około 20 tys. lat temu.

Żywa Tullbergia jest biała i pokryta włoskami. Jednak wysycha i umiera błyskawicznie po wyjęciu z gleby. Martwy osobnik na tej powiększonej fotografii został zabarwiony, dzięki czemu widać jego twardy szkielet zewnętrzny w kolorze czerwonym oraz części miękkie w kolorze zielonym. Dwa malutkie oczodoły znajdują się u podstawy czułków (u góry).Igor SiwanowiczŻywa Tullbergia jest biała i pokryta włoskami. Jednak wysycha i umiera błyskawicznie po wyjęciu z gleby. Martwy osobnik na tej powiększonej fotografii został zabarwiony, dzięki czemu widać jego twardy szkielet zewnętrzny w kolorze czerwonym oraz części miękkie w kolorze zielonym. Dwa malutkie oczodoły znajdują się u podstawy czułków (u góry).

Przełom w tym myśleniu nastąpił w 2005 roku. Dwa zespoły naukowe niezależnie od siebie opublikowały wyniki badań podważających takie przekonanie. Peter Convey, ekolog z British Antarctic Survey, połączył siły z Giulianą Allegrucci z Università degli Studi di Roma Tor Vergata, by porównać sekwencje genów u muchówek zamieszkujących Antarktydę oraz Patagonię w Ameryce Południowej. Na podstawie różnic w sekwencjach DNA oraz szacowanego tempa narastania tych różnic naukowcy wyliczyli szacunkowo, kiedy linie ewolucyjne muchówek z Antarktydy i Patagonii oddzieliły się od siebie. Convey opowiada, że przed analizami spodziewał się wyniku w okolicach „kilkudziesięciu tysięcy lat”. Tymczasem zegar molekularny pokazał, że obie grupy straciły ze sobą łączność ewolucyjną 68 mln lat temu. „To było niesamowite” – komentuje. Antarktyczne muchówki wcale nie były imigrantami. One były potomkami pierwotnych mieszkańców kontynentu.

Pięć milionów lat izolacji

Sześćdziesiąt osiem milionów lat temu Antarktyda była porośnięta gęstymi lasami deszczowymi, zamieszkiwana przez dinozaury oraz wczesne ssaki. Wciąż też była połączona z Ameryką Południową – razem tworzyły ostatni wspólny kawałek superkontynentu Gondwany, od którego już wcześniej oddzieliły się Afryka i Australia. Dopiero odseparowanie się Ameryki Południowej przed około 35 mln lat sprawiło, że Antarktyda pogrążyła się w chłodzie, który stopniowo usunął z niej niemal wszystkie żywe organizmy.

Drugie badanie z 2005 roku znacznie przesunęło wstecz moment pojawienia się na Antarktydzie niektórych skoczogonków. Hogg i jego doktorant Mark Stevens, z którym wspólnie pracowali na University of Waikato w Nowej Zelandii, na podstawie analizy sekwencji genów określili, kiedy niektóre antarktyczne skoczogonki odłączyły się od linii ewolucyjnych z Australii, Nowej Zelandii i Patagonii. Z badań wynikało, że stało się to co najmniej 10–20 mln lat temu.

Te i podobne ustalenia wprawiły w zakłopotanie naukowców, którzy nie za bardzo potrafili wyjaśnić, w jaki sposób te kruche z pozoru maleństwa przetrwały tyle faz skrajnych chłodów. Część spekulowała, że zwierzęta mogły się schronić w małych, izolowanych obniżeniach terenu, na przykład takich jak Suche Doliny McMurdo znajdujące się w północnej części Gór Transantarktycznych, około 850 km na północ od miejsca, gdzie Hogg i Adams odnaleźli skoczogonki Tullbergia. Doliny McMurdo nie były zlodzone od 12 mln lat, co jest dość dziwne. Inni badacze zaproponowali hipotezę, według której zwierzęta znajdowały azyl w geotermalnych „gorących punktach” kontynentu w sąsiedztwie licznych wulkanów wznoszących się na wybrzeżach Antarktydy. Po przeczekaniu fazy chłodnej w takim geotermalnym schronisku zwierzęta mogły wracać do wnętrza gór, w miejsca takie, jak Lodowiec Shackletona.

Jednak wszystkie te teorie średnio pasowały do dowodów zebranych w terenie. Tullbergia i pozostałe małe zwierzęta „nie zamieszkują innych regionów Antarktydy. Nie ma ich w pobliżu żadnego z antarktycznych wulkanów, nie odnajdziesz ich na żadnym wybrzeżu” – mówi Adams, podważając koncepcję, według której Tullbergia przywędrowały do wnętrza kontynentu z tych odległych miejsc.

W latach 2006–2017 Hogg dotarł do ponad tuzina lokalizacji w Górach Transantarktycznych, z których przywiózł okazy żywych organizmów. On i Adams, który uczestniczył w części tych wypraw, znaleźli pięć znanych już gatunków skoczogonków. Dopiero jednak w 2018 roku pod Mount Speed odkryli Tullbergia.

Hogg przywiózł egzemplarze Tullbergia do laboratorium, a potem wraz z zespołem rozpoczął sekwencjonowanie genów skoczogonka. Doktorantka Gemma Collins pobrała próbki od wszystkich okazów i zbadała mały fragment DNA kontrolujący oksydazę cytochromu c. Spędziła wiele miesięcy porównując sekwencje u ponad 1100 zwierząt znalezionych w różnych częściach Gór Transantarktycznych (niektóre z nich zebrano wiele lat wcześniej). Chciała zbadać, które z tych stworzeń może łączyć wspólna historia oraz czy populacje żyjące w różnych miejscach zostały od siebie odizolowane na przykład przez powiększający się lądolód i czy mogły kolonizować nowe tereny w tych momentach, gdy lód się cofał.

Dom na skraju loduMapa Mapping SpecialistsDom na skraju lodu

W najcieplejszych okresach rozdzielających fazy zimne pokrywa lodowa Antarktydy Zachodniej obniżała się i cofała, a unoszący się morzu Lodowiec Szelfowy Rossa, który dziś graniczy z centralnymi i południowymi partiami gór, prawdopodobnie znikał. W takich momentach otwarty ocean wkraczał w doliny górskie, a poziom wody się podnosił, choć oczywiście nie sięgał poziomu czaszy lądolodu. Hogg podejrzewał, że podczas tych ciepłych epizodów, gdy lód odsłonił wiele fragmentów podłoża skalnego, maleńkie zwierzęta mogły łatwiej kontaktować się ze sobą, a osobniki reprezentujące różne populacje, wcześniej odizolowane, chętnie się krzyżowały. Skoczogonki mogły się rozprzestrzeniać, unoszone przez wody morskie. „Kolonizowały nowe miejsca, w których zdołały przetrwać przez kolejnych 50, czy 100 tys. lat, kiedy to lód znów zablokował stoki” – mówi.

Jednak wyniki analiz organizmów Tullbergia i Antarctophorus wskazywały, że nawet w tych cieplejszych czasach ich migracje były mocno ograniczone. Dwie populacje Antarctophorus zamieszkujące grzbiety skalne po przeciwnych stronach Lodowca Shackletona najwyraźniej nie krzyżowały się ze sobą przez ostatnich 5 mln lat, choć dzielił je dystans zaledwie 10 km; tyle szerokości ma w tym miejscu lodowiec. „To dosyć niezwykłe – zauważa Hogg. – Pięć milionów lat to przecież szmat czasu”. Ale wygląda na to, że Tullbergia w ogóle nigdzie nie podróżowały.

Dowody geologiczne sugerują, że podczas szczególnie ciepłego okresu przed 3–5 mln lat pokrywa lodowa Antarktydy Zachodniej wiele razy się rozpadała, a w jej miejscu pojawiał się ocean. Teoretycznie skoczogonki mogłyby to wykorzystać do rozpoczęcia oceanicznych migracji wzdłuż łańcucha górskiego. Mogłyby choćby pokonać 10-kilometrowy kanał i wymienić się genami z przedstawicielami swojego gatunku należącymi do innej populacji. Jednak w przypadku Antarctophorusa do tego nie doszło. Analizy genetyczne wykonane w laboratorium Hogga wykazały, że kolonie tego zwierzęcia znajdujące się przy Lodowcu Shackletona przez co najmniej 8 mln lat nie miały kontaktu z inną kolonią, która znajduje się w tych samych górach około 160 km dalej na północ. Z badań geologicznych wynikało raczej, że nawet jeśli doszło do rozpadu lądolodu Antarktydy Zachodniej, to w samych Górach Transantarktycznych wciąż było na tyle dużo lodu, że skutecznie zablokował on zwierzętom możliwość migracji.

Analizy genetyczne organizmów Tullbergia z Lodowca Shackletona jeszcze bardziej zdumiały naukowców: sekwencje genów u przedstawicieli wszystkich czterech tamtejszych kolonii były praktycznie identyczne. „Tak jakby osobniki te były klonami” – zauważa Adams. Czy to oznacza, że wszystkie Tullbergia są potomkami niewielkiej grupy osobników, której potomkowie nigdy nie kontaktowali się z bardziej oddalonymi populacjami? „Naprawdę bardzo chcemy się dowiedzieć, co tu się działo” – mówi Adams.

Dom na skraju lodu

Góry Transantarktyczne oddzielają rozległe czasze lodowe Antarktydy Wschodniej i Antarktydy Zachodniej i tylko nielicznym lodowcom, takim jak Lodowiec Shackletona, spływającym ze wschodu na zachód, udaje się pokonać tę barierę, wykorzystując jej obniżenia. Naukowcy znaleźli skoczogonki Tullbergia na zwróconym ku lodowcowi zboczu góry Mount Speed (poniżej). Zagadką pozostaje, jak zwierzęciu udało się tam przetrwać. Jedna z hipotez mówi, że w cieplejszych czasach, kiedy zniknął Lodowiec Szelfowy Rossa, do dolin górskich w centralnej części gór wlało się morze, które małe zwierzęta wykorzystały do migracji.

Toksyczny dylemat

W jaki sposób Tullbergia przetrwały miliony lat, zablokowane przez lód podczas co najmniej 30 fal chłodów? Dokonały tego, nie migrując na odległość większą niż parę kilometrów i nie krzyżując się z innymi populacjami. Trudno to pojąć, tym bardziej że pole manewru miały niewielkie: większość tego czasu zwierzęta przebywały w wąskiej strefie życia pomiędzy lodem a glebami zawierającymi zabójcze dla nich stężenia toksycznych soli.

Kiedy w 2018 roku Hogg i Adams latali śmigłowcem nad Lodowcem Shackletona, za każdym razem mogli obserwować cienką linię przecinającą skalne zbocza kilkaset metrów powyżej powierzchni lodu. Wzdłuż tej linii zmieniał się kolor skał, z jaśniejszych na dole na ciemniejsze powyżej. Linia ta wyznaczała maksymalny zasięg lodu w okresie ostatniej fazy chłodnej; różnica barw wynikała z odmiennego utleniania się skał mających kontakt z powietrzem i skał przykrytych przez lód.

Nasuwa się oczywista konkluzja, że kiedy lodowce rosły, zwierzęta, aby ocaleć, musiały się przenosić w górę stoków. Jest jednak pewien problem z takim wyjaśnieniem: otóż wyższe partie gór są pokryte toksycznymi związkami chemicznymi. Jeśli podniesiemy kawałek skały znajdującej się powyżej wspomnianej linii, zobaczymy, że ziemia pod spodem jest inkrustowana białymi kryształkami soli. Tak jest nie tylko powyżej Lodowca Shackletona, ale wszędzie w Górach Transantarktycznych. „To nie jednak jest zdrowa sól, taka jak w Himalajach. Przyłóż do niej język, a poczujesz piekący ból” – mówi Adams.

Ta antarktyczna sól zawiera mnóstwo azotanów, które są zabójcze dla wielu organizmów. Azotany stale opadają na powierzchnię Ziemi w wyniku bombardowania cząsteczek gazów atmosferycznych przez promieniowanie UV. W większości miejsc na planecie nie akumulują się jednak w ziemi, ponieważ są wymywane przez deszcze. Ale w takich skrajnie suchych rejonach świata, jak szczytowe partie Gór Transantarktycznych, azotany mogą się kumulować przez tysiące lat, osiągając toksyczne stężenia. Na dodatek w tych samych miejscach akumulują się też nadchlorany, związki chemiczne o właściwościach utleniających stosowane między innymi w płynach odkażających i paliwie rakietowym. Sławę zyskały ostatnio dzięki sondzie Phoenix Mars Lander, która odkryła je na powierzchni Czerwonej Planety, co czyni ją niezbyt gościnną.

Obecność tych soli sprawia, że małe zwierzęta uciekające przed lodem stanęły wobec dylematu jak z Paragrafu 22: jeśli pozostaną na miejscu, zabije je lód, jeśli jednak przeniosą się wyżej, natrafią na „te wstrętne, zabójcze sole – mówi Adams. – Ciężki wybór”.

Rzecz jasna, populacje Tullbergia, które odszukali Hogg i Adams, znajdują się poniżej linii dawnego zasięgu lodu. Jak to możliwe, skoro podczas ostatniego maksimum glacjalnego miejsca te przykrywał lód o grubości co najmniej 100 m? Tak złożone organizmy nie mogły po prostu ukryć się w lodzie na kilkadziesiąt tysięcy lat. Gdzie zatem się schowały?

W skrócie

Naukowcy odkryli maleńkie zwierzę o nazwie Tullbergia mieszkające pod głazami skalnymi na zboczach gór we wnętrzu Antarktydy, gdzie teoretycznie nic nie powinno przeżyć.

Tullbergia, jak się wydaje, przetrwała w swoich glebowych matecznikach miliony lat, cudem unikając zagłady, choć zagrażają jej zarówno lodowce, jak i toksyczne gleby.

Analizy genetyczne mogą pomóc w wyjaśnieniu, w jaki sposób Tullbergia i podobne do niej stworzenia przetrwały na Antarktydzie i jak zmieniała się historia kontynentu.

Historia pisana na nowo

Przetrwanie dowolnego organizmu zależy od jego dostępu do wody. I to właśnie woda może stanowić wyjaśnienie niezwykłej odporności skoczogonków Tullbergia.

Siedemset kilometrów na północny zachód od Lodowca Shackletona łańcuch Gór Transantarktycznych dociera do skraju kontynentu i dalej ciągnie się wzdłuż linii brzegowej. Tam właśnie znajdują się Suche Doliny McMurdo. Chociaż panują w nich skrajnie suche warunki, na dnie niektórych dolinek funkcjonują skute lodem jeziorka zasilane latem wodą roztopową. Jeziorka mają maksymalnie kilka metrów głębokości, ale w dolnych partiach dolinek zachowały się pasy jaśniejszych skał, co oznacza, że dawno temu były one wypełnione zbiornikami wodnymi o głębokości setek metrów zasilanymi przez strumienie spływające z gór. Problem w tym, że wyloty tych dolin od strony morza nie są dziś zamknięte żadnymi barierami, które zatrzymywałyby wodę.

Naukowcy sądzą, że w maksimum ostatniego zlodowacenia czasza lodowa Zachodniej Antarktydy przesunęła się kilkaset kilometrów dalej na północ, w porównaniu z jej dzisiejszym położeniem, zbliżyła do gór i zamknęła doliny, umożliwiając powstanie wielkich zbiorników. Jeden z nich – Jezioro Glacjalne Washburn – miał co najmniej 300 m głębokości.

W latach 90. Brenda Hall, geolożka z University of Maine, przekopała się przez pradawne osady jeziora Washburn i znalazła w nich pozostałości przemrożonych mat glonowych, które niegdyś tu się rozwijały. Za pomocą datowania radiowęglowego ustaliła, że algi żyły w okresie od 23 tys. do 13 tys. lat, a więc w szczytowej fazie ostatniego zlodowacenia. W tym samym czasie musiało funkcjonować wielkie jezioro. Ustalenia prowadziły jednak do zaskakującej konkluzji – zauważa Hall. „Podczas maksimum zlodowacenia prawdopodobnie lodowce topniały intensywniej niż teraz” – mówi.

Jak to możliwe? Naukowcy na różne sposoby próbują wyjaśnić ten paradoks. Jedna z teorii mówi, że w tamtym czasie oceany oblewające kontynent były w znacznie większym stopniu niż dziś pokryte lodem, co z kolei zmniejszało parowanie i zachmurzenie; mniej chmur to większe nasłonecznienie, które silniej nagrzewało ciemne skały w górach. W efekcie intensywność topnienia lodu była latem większa niż dziś. Tak mogło się dziać w całych Górach Transantarktycznych, także tam, gdzie żyją Tullbergia.

Związane jest z tym ściśle pewne dziwne zjawisko, które naukowcy nazywają efektem cieplarnianym ciała stałego (solid-state greenhouse effect). Większość promieni słonecznych docierających do lodu ulega odbiciu. Jednak w Górach Transantarktycznych, gdzie silne, suche wiatry przyczyniają się do powolnego wyparowywania lodu i śniegu, powierzchnię lodowców tworzy warstwa względnie przezroczystego lodu. Promienie słoneczne przenikają do niego nawet na głębokość metra, ogrzewając go i rozpuszczając od środka. Andrew Fountain, glacjolog z Portland State University, ustalił, że zjawisko to zachodzi przy temperaturze powietrza do –10°C.

Hall obserwowała coś takiego w miejscu znajdującym się około 200 km na południe od Lodowca Shackletona. „Działo się tak w słoneczne, bezchmurne dni. Cienka warstwa wody spływała z czoła jęzorów lodowcowych” – opowiada.

Hogg i Adams uważają, że to właśnie zjawisko może wyjaśniać, w jaki sposób Tullbergia i Antarctophorus, a także inne drobne zwierzęta mogły przetrwać tuziny nawrotów chłodu, gromadząc się przy krawędzi lodowców, takich jak Lodowiec Shackletona. Adams sądzi, że skoczogonki ocalały jedynie w tych nielicznych miejscach o północnej orientacji (skierowanych ku Słońcu), gdzie panowała idealna dla nich proporcja ciemnych skał i przezroczystego lodu. Wzdłuż krawędzi lodu ciągnęła się wątła strefa życia mająca szerokość być może paru metrów, w której przynajmniej raz na kilka lat wody roztopowe wypłukiwały toksyczne związki i ratowały skoczogonki od odwodnienia. W miarę, jak klimat się zaostrzał i lodowce wspinały się wyżej, Tullbergia mogły się przesuwać, pozostając, jeśli miały szczęście, w swoich „strefach przetrwania”.

Wyjaśnienia te brzmią sensownie, ale wciąż wymagają weryfikacji. Hogg i Adams – żaden z nich na razie nie odwiedził ponownie Lodowca Shackletona – muszą połączyć w całość informacje uzyskane dzięki analizom genetycznym z aktualną wiedzą na temat historii nawrotów i odwrotów antarktycznego lodu. Muszą wziąć pod uwagę los innych gatunków. Teraz wraz ze swoimi studentami próbują zsekwencjonować DNA z tego samego genu oksydazy cytochromu c pochodzącego od pewnego gatunku roztocza oraz nicienia odnalezionych niedaleko Lodowca Shackletona i w innych częściach południowych Gór Transantarktycznych. Mają nadzieję, że dzięki analizom genetycznym dowiedzą się, od jak dawna te zwierzęta tam żyją, jak migrowały i jak im udało się przetrwać.

Jedno wydaje się oczywiste: niektóre gatunki ocalały, zepchnięte na bardzo wąski margines życia. Podczas odwrotów lodu mogły zakładać nowe kolonie na kolejnych stokach i wierzchołkach, ale gdy klimat się pogarszał i lód z impetem powracał, większość z nich ginęła. Ta brutalna przeszłość zapisała się w genach skoczogonków Tullbergia. Fakt, że wszystkie osobniki z okolic Lodowca Shackletona mają praktycznie identyczny DNA, świadczy o tym, że w pewnym momencie przy życiu mogły pozostać zaledwie dwa okazy. Wszystkie współczesne osobniki są potomkami tamtych ocalałych, które miały mnóstwo szczęścia, skrywając się na kawałku terenu wielkości boiska do koszykówki, który cudem znalazł się w strefie życia. „W pewnym momencie Tullbergia stanęły na krawędzi zagłady” – mówi Adams.

Rzecz jasna, mnóstwo innych grup roślin i zwierząt zniknęło z Antarktydy podczas kolejnych epizodów wymierań ogarniających ziemskie lądy i oceany. Czy cieplejsza, bardziej wilgotna Antarktyda sprzyjałaby odrodzeniu ogonoskoczków Tullbergia? W styczniu tego roku Adams odwiedził ponownie Suche Doliny McMurdo. Lustro wody w jeziorkach się podnosi, w glebie przybywa wilgoci, a liczebność niektórych małych zwierząt, na przykład pewnych nicieni glebowych, rośnie. Zarazem te gatunki, które wcześniej radziły sobie nieźle w skrajnie zimnych, suchych i surowych warunkach, mają się teraz gorzej. „Ich liczebność spada, ich zasięg się kurczy” – wylicza naukowiec. Niewykluczone, że nowi przybysze powoli wypierają starych bywalców.

Nie wiadomo, czy przed Tullbergia stoi podobne wyzwanie. „Sądząc na podstawie tego, czego dokonały w przeszłości, zakładam, że poradziłyby sobie nieźle – mówi Adams. – Przynajmniej dopóki nie musiałyby stawić czoła gatunkom inwazyjnym”.

Jeśli chcesz wiedzieć więcej

  • Nematodes in a Polar Desert Reveal the Relative Role of Biotic Interactions in the Coexistence of Soil Animals. Tancredi Caruso i in., Communications Biology, tom 2, art. 63; luty 2019.
  • Spatial and Temporal Scales Matter When Assessing the Species and Genetic Diversity of Springtails (Collembola) in Antarctica. Gemma E. Collins I in., Frontiers in Ecology and Evolution, tom 7, art. 76; marzec 2019.
Świat Nauki 8.2020 (300348) z dnia 01.08.2020; Biologia; s. 62
Oryginalny tytuł tekstu: "Twardziel z Antarktydy"