Mikroba yang Bangkit dari Tidur Selama Jutaan Tahun Picu Pemanasan Global

Mikroba yang telah tersuspensi di lapisan es abadi hingga 40.000 tahun dapat “bangkit kembali” dan mulai menghasilkan gas rumah kaca jika musim panas Arktik berlangsung lebih lama. Dalam kondisi iklim di masa depan, mikroba yang telah dorman atau tidur sejak zaman es terakhir (2,6 juta hingga 11.700 tahun yang lalu) mungkin hanya membutuhkan beberapa bulan untuk aktif kembali.

Menurut sebuah studi yang diterbitkan 23 September di Journal of Geophysical Research: Geosciences, jika mereka melakukannya bahkan hanya untuk sebagian tahun, para ilmuwan memperingatkan hal ini dapat memicu siklus umpan balik yang akan mempercepat pencairan lapisan es dan pemanasan global.

Lapisan es abadi adalah campuran tanah, batu, dan es yang telah membeku selama setidaknya dua tahun berturut-turut. Gelombang panas dapat mencairkan lapisan permafrost teratas, yang dikenal sebagai lapisan aktif, tetapi mikroba purba bersembunyi jauh di bawah, di lapisan yang mencair hanya jika suhu naik secara signifikan dan dalam jangka waktu yang lama.

Untuk studi baru ini, para peneliti melakukan perjalanan ke Alaska, tempat permafrost menutupi 85 persen daratan. “Anda mungkin mengalami satu hari yang panas di musim panas Alaska, tetapi yang jauh lebih penting adalah perpanjangan musim panas hingga suhu hangat ini berlanjut hingga musim gugur dan semi,” ujar penulis utama studi Tristan Caro, seorang peneliti pascadoktoral di bidang geobiologi di Caltech, dalam sebuah pernyataan.

Caro dan rekan-rekannya mengumpulkan sampel dari Terowongan Penelitian Permafrost di dekat Fairbanks. Terowongan ini berada 50 kaki (15 meter) di bawah tanah dan memanjang lebih dari 350 kaki (107 m) ke dalam permafrost, memberikan gambaran sekilas tentang kehidupan selama zaman Pleistosen akhir (129.000 hingga 11.700 tahun yang lalu).

Tujuan mereka adalah untuk menentukan tingkat resusitasi dan pertumbuhan mikroba yang hidup selama periode ini. Namun, ketika Caro memasuki terowongan, ia juga melihat tulang mammoth dan bison menyembul dari dinding es, menurut pernyataan tersebut.

“Hal pertama yang Anda perhatikan ketika masuk ke sana adalah baunya yang sangat busuk,” kata Caro, yang melakukan penelitian ini sebagai mahasiswa pascasarjana di University of Colorado Boulder. “Bagi seorang ahli mikrobiologi, hal itu sangat menarik karena bau yang menarik seringkali berasal dari mikroba.”

Kembali di laboratorium, para peneliti merendam sampel dalam air yang mengandung atom hidrogen yang luar biasa berat, yang juga dikenal sebagai deuterium. Mereka kemudian menginkubasi sampel dalam lemari pendingin yang diatur pada suhu -4, -12 derajat Celcius (-4, -4, dan -12 derajat Celcius) dan secara teratur memeriksanya untuk mengetahui perubahan aktivitas mikroba.

“Kami ingin mensimulasikan apa yang terjadi di musim panas Alaska, dalam kondisi iklim masa depan di mana suhu ini mencapai area yang lebih dalam dari lapisan es abadi,” kata Caro.

Sebulan setelah percobaan, tim tidak mencatat banyak perubahan, bahkan pada dua sampel yang lebih hangat. Sejumlah mikroba telah terbangun dari tidur panjang mereka, tetapi hanya 0,001% hingga 0,01% sel yang digantikan setiap hari oleh sel baru yang aktif.

Namun, pada bulan-bulan berikutnya, semuanya berubah. Deuterium dalam sampel memungkinkan para peneliti melacak berapa banyak air yang dikonsumsi mikroba untuk membangun membran lemak di sekitar sel mereka. Hal ini mengungkapkan bahwa organisme purba lebih suka memproduksi asam lemak yang disebut glikolipid, yang menurut para peneliti mungkin terlibat dalam kriopreservasi.

Enam bulan setelah percobaan, mikroba yang diinkubasi pada suhu 39 derajat Fahrenheit dan 54 derajat Fahrenheit telah mengalami perubahan “dramatis” dalam struktur komunitas dan tingkat aktivitas, menurut penelitian tersebut.

Sampel-sampel tersebut kurang beragam dibandingkan lapisan permafrost yang aktif, tetapi mikroba tersebut sama aktifnya dengan rekan-rekan mereka yang lebih modern, bahkan menghasilkan struktur berlendir yang disebut biofilm yang terlihat dengan mata telanjang. “Ini sama sekali bukan sampel mati,” kata Caro.

Hasilnya memiliki implikasi bagi iklim Arktik dan Bumi secara lebih luas, karena mikroba di lapisan es abadi bertahan hidup dengan bahan organik, yang mereka ubah menjadi karbon dioksida dan metana. Suhu global meningkat lebih cepat di Arktik dibandingkan di tempat lain di dunia.