Kopia treści artykułu

14 listopada 2016 r. ogromne trzęsienie ziemi wstrząsnęło Kaikōurą, miastem na Wyspie Południowej w Nowej Zelandii, zabijając dwie osoby, wywołując tsunami i wypychając odcinki wybrzeża na sześć metrów nad powierzchnię morza. Biolodzy Ceridwen Fraser i Jon Waters oglądali następstwa w telewizji. „Widzieliśmy zdjęcia wodorostów i [abalone] wyciągnięty z wody i umierający” – mówi Waters.

Fraser twierdzi, że dla tych dwóch naukowców, którzy większą część poprzedniej dekady spędzili na poszukiwaniu dowodów na wstrząsy ekologiczne na wybrzeżu, była tylko jedna rzecz do zrobienia. „Wsiedliśmy do samolotu”.

Mniej więcej dziesięć lat wcześniej, w połowie XXI wieku, Fraser był studentem w laboratorium Watersa na Uniwersytecie Otago w Nowej Zelandii. Para badała różnice w genetyce wodorostów byczych na półkuli południowej, kiedy zauważyła coś bardzo dziwnego.

Fraser twierdzi, że wodorosty żyjące wzdłuż wybrzeża kontynentalnej Nowej Zelandii były bardzo zróżnicowane genetycznie. Ale wodorosty zamieszkujące zimne, subantarktyczne wyspy rozsiane po Oceanie Południowym były bardzo podobne. Ze względu na ogromną odległość między tymi mniejszymi wyspami Fraser spodziewał się, że populacje wodorostów będą się znacznie od siebie różnić. Brak różnorodności genetycznej ujawnił dwie rzeczy: wszystkie wodorosty wyspowe zostały wytępione, a następnie ponownie skolonizowane, a ponownie kolonizujące wodorosty pochodziły z jednego źródła. Od tego momentu Fraser i Waters szybko zdali sobie sprawę, że tak naprawdę patrzą na miejsca, w których wodorosty odrodziły się po ogromnych zakłóceniach ekologicznych. Ale jakiego rodzaju zakłócenia?

„Wodorosty bycze nie lubią lodu” – mówi Fraser. Jak dalej wykazali naukowcy, wdzierający się lód zniszczył wodorosty na wyspach podczas ostatniego maksimum zlodowacenia 20 000 lat temu. Jednak, jak twierdzi Fraser, sama Nowa Zelandia znajdowała się wystarczająco daleko na północ, aby uniknąć najgorszego uścisku epoki lodowcowej, co wyjaśnia, dlaczego jej populacje wodorostów są znacznie starsze i bardziej zróżnicowane genetycznie.

Było to cenne spostrzeżenie dla paleoklimatologów. „Naukowcom naprawdę trudno jest ustalić, gdzie znajdował się lód podczas ostatniej epoki lodowcowej” – mówi Waters. „Muszą pobierać rdzenie z dna oceanu – to niewiarygodnie drogie. Ale tutaj mieliśmy zupełnie nowe podejście.” Badanie wykazało, że w tym okresie lód morski rozprzestrzenił się znacznie dalej na północ, niż wcześniej sądzono.

Do 2016 roku Fraser i Waters udowodnili, że przyglądając się różnorodności genetycznej wodorostów, potrafią odkryć oznaki historycznych zaburzeń środowiskowych. Kiedy więc trzęsienie ziemi w Kaikōura nawiedziło Nową Zelandię, niszcząc liczne siedliska wodorostów, para skorzystała z okazji, aby obejrzeć ten proces rozgrywający się w teraźniejszości.

Siedem lat później, mówi Fraser, ożywienie gospodarcze dopiero się zaczyna. Wypiętrzone części wybrzeża są powoli ponownie kolonizowane przez małe glony. Z czasem wodorosty bycze ponownie zyskają przyczółek. Może pochodzić z sąsiedniej zatoki lub z drugiego końca świata.

Kolonizacja wodorostów to gra o wysoką stawkę, kto pierwszy ten lepszy. Szacuje się, że w dowolnym momencie prądy Oceanu Południowego płynie około 70 milionów pojedynczych kawałków wodorostów byczych. Liście – i żyjące na nich maleńkie stworzenia – mogą wylądować niemal wszędzie.

David Schiel, ekolog morski z Uniwersytetu w Canterbury w Nowej Zelandii, twierdzi, że wodorosty bycze są niemal stworzone specjalnie do podróży na duże odległości. „Kiedy się oderwie, unosi się na wodzie. Może pozostać aktywny przez wiele miesięcy i nadal przechodzić cykle rozrodcze.

Pomimo ciągłego ruchu wymiana genetyczna między odległymi wyspami nie jest płynna. „Zawsze myślimy, że jeśli coś może przedostać się z punktu A do B, to musi nastąpić przepływ genów między populacjami” – mówi Fraser. „Ale tak naprawdę niekoniecznie ma miejsce przepływ genów, ponieważ lokalni mieszkańcy mają realną przewagę”.

Jeśli pływający kawałek wodorostów byczych dotrze do brzegu już gęstego od glonów, prawie nie ma możliwości, aby mógł się zadomowić, mówi Schiel. Wodorosty bycze mają największe szanse na zdobycie przyczółka, jeśli wyrzucą je na zupełnie nagi odcinek skały. Tam musi zmieszać swoje plemniki lub jaja z plemnikami aktywnego reprodukcyjnie osobnika płci przeciwnej. Innymi słowy, „trudno się tam dostać” – mówi Schiel – „a kiedy to się udaje, prawdopodobnie nie ma zbyt wielu konkurentów, którzy mogliby się tam dostać”.

Jednak, jak mówi Fraser, kiedy następuje trzęsienie ziemi, fala upałów w morzu lub inna śmiertelna katastrofa, „nagle nie ma już miejscowych, którzy mogliby konkurować z imigrantami, więc gdy przybywa kilku, wszystkie ich gamety mają naprawdę duże szanse na przeżycie w drzwiach.”

Dave Craw, geolog z Uniwersytetu Otago w Nowej Zelandii, mówi, że jedno z pytań, jakie zadają geolodzy, przyglądając się miejscu wypiętrzenia sejsmicznego, brzmi: „Czy nastąpiło to powoli, czy z hukiem?” Kelp może odpowiedzieć na to pytanie. „Aby zabić wodorosty, potrzeba dwóch metrów podwyżki na raz” – mówi. Mniejsze zakłócenia pozwolą twardym glonom przylgnąć i powoli się dostosować. Jeśli jednak wodorosty obumarły i zostały zastąpione nowymi, wypiętrzenie musiało być nagłe i śmiertelne. Zdjęcie: Nature Picture Library/Alamy Stock Photo

Kiedy koloniści wodorostów byczych zadomowią się, oni i ich potomstwo mogą zdominować populację na stulecia, a nawet tysiąclecia.

To, że wodorosty mają tendencję do szybkiej kolonizacji, a następnie utrzymują się na dłuższą metę, pokazało Fraserowi i Watersowi, że badanie różnorodności genetycznej wodorostów może być jeszcze lepszym sposobem identyfikowania historycznych klęsk żywiołowych, niż sądzili.

Po prawie 20 latach rozwijania swojej techniki, rok 2023 przyniósł Fraserowi i Watersowi okazję do wywrócenia procesu do góry nogami i naprawdę udowodnienia swojej wartości. Na przybrzeżnej platformie skalnej w pobliżu Rārangi, miasta na północno-wschodnim krańcu Wyspy Południowej w Nowej Zelandii, zespół natknął się na kolejną grupę dziwnych genów wodorostów. Odkryli, że wodorosty mają wspólne geny z populacją odległą o 300 kilometrów. Coś tu najwyraźniej się wydarzyło.

Późniejsze badania geologiczne potwierdziły to, co sugerowały wodorosty: około 2000 lat temu platforma Rārangi została wyrzucona w niebo podczas trzęsienia ziemi.

„Nawet nie zajrzelibyśmy do tego regionu, gdyby nie genetyka, która pokazała nam coś niezwykłego” – mówi Waters. „I hej, presto, geolodzy spojrzeli jeszcze raz i dowody były naprawdę jasne”.

Naukowcy zaczynają rozumieć, że wodorosty bycze są źródłem burzliwej przeszłości tektonicznej półkuli południowej. Umożliwia potwierdzenie znanych katastrof i znalezienie wskazówek dotyczących wcześniej nieudokumentowanych katastrof.

„Możemy teraz spojrzeć w przeszłość i znaleźć ślady poprzednich zaburzeń, o których nie wiedzieliśmy” – mówi Waters. „Często istnieje ukryta historia, którą można odkryć za pomocą metod genetycznych i dzięki temu lepiej zrozumieć historię regionu”.