Megteheti-e újra a páfrányfenyő, amely lehűtötte a bolygót?

Ötvenötmillió évvel ezelőtt, amikor a tudósok szerint a Föld majdnem elszabadult állapotban volt, az üvegházhatású gázok miatt veszélyesen túlmelegedett, a Jeges-tenger is egészen más hely volt. Egy nagy tó volt, amelyet egyetlen elsődleges nyílás kötött össze a nagyobb óceánokkal: a Turgay-tenger.

Amikor ez a csatorna közel 50 millió évvel ezelőtt bezárult vagy elzáródott, a bezárt víztömeg tökéletes élőhelyévé vált az Azolla nevű kislevelű páfránynak. Képzeljük el a sarkvidéket a mai Holt-tengerhez hasonlóan: Egy forró tó volt, amely rétegzetté vált, és a külső vizekkel való csere hiánya miatt szenvedett. Ez azt jelentette, hogy a víz tele volt felesleges tápanyagokkal.

Az azolla kihasználta a bőséges nitrogént és szén-dioxidot, két kedvenc táplálékát, és virágzott. Nagy populációi vastag szőnyegeket alkottak, amelyek beborították a tó testét. Amikor a változó éghajlat miatt megnövekedett a csapadékmennyiség, az áradások egy vékony édesvíz-réteget biztosítottak az Azolla számára, amely kifelé kúszott a környező kontinensek egy részére.

Az Azolla így virágzott és pusztult el ciklusonként körülbelül 1 millió éven át, minden alkalommal újabb réteg vastag üledékréteget rakva le, amelyet végül 2004-ben talált meg az Arctic Coring Expedíció.

A tény, hogy a páfránynak csak valamivel több mint egy hüvelyknyi vízre van szüksége a növekedéséhez, az egész forgatókönyv ésszerűnek tűnik – egészen addig, amíg meg nem tudjuk, hogy ez a szén-dioxidra éhes növény mennyi szenet szívott fel az egymillió év alatt.

“Az akkor rendelkezésre álló szén-dioxidnak körülbelül a felét” – mondta Jonathan Bujak, aki palinológusként a port és a finom növényi részecskéket tanulmányozza. “A szint 2500 és 3500 közötti értékről 1500 és 1600 ppm közé esett. “*

Míg az Azolla korszak végét jelentő okok továbbra is tisztázatlanok, a következő 49 millió évben a Föld egy olyan ciklusba került, amely még drasztikusabb CO2-szintcsökkenést hozott.

A déli kontinensek szétszakadtak, és ahogy Dél-Amerika és India északra vándorolt, az Antarktisz elszigetelődött és egyre hidegebbé vált, több CO2-t nyelt el, és a hideg levegő szállítószalagszerű hatását hozta létre, amely állandósította a jeget. Jégkorszakok sorozata indult el, amint a légkör CO2 szintje körülbelül 2,6 millió évvel ezelőtt 600 ppm alá csökkent, ami mindössze 200 ppm-rel maradt el a Föld jelenlegi becsült értékétől.

Ciklikus jégkorszakok kezdődtek, amelyek 100 000 évig tartó hatalmas gleccserek között váltakoztak, majd 10 000 éves szünetek következtek. A 18. század közepére a CO2-szint 280 ppm volt.

Modern felhasználási módok megtalálása egy hősi növény számára
“Ami igazán felfoghatatlan” – mondta Bujak – “az az, hogy a bolygónk lehűlésének és a CO2 csökkenésének korábbi folyamata 50 millió évig tartott. Most lehet, hogy évszázadok alatt megfordítjuk ezt a folyamatot.”

Az, amit az Azolla valódi belső működéséről tudunk, még mindig csak a felszínt súrolja, de az emberek szerte a világon, mint például Kathleen Pryer, a Duke professzora, aki crowdfundinggal finanszírozza a páfrányfenyő genomját, továbbra is kreatív módon kutatják a lehetőségeket. Alan Marshall, az ausztráliai Tasmániában élő egykori radiológus csak egy példa arra a civil tudósra, aki úgy véli, hogy az Azolla segíthet a bolygó jobb egyensúlyának elérésében.

Miután két évig önkéntes orvosi radiológusként dolgozott Kelet-Afrikában, Marshall kezdte látni, hogy a technológia fejlődése nem mindig nagy költségekkel érhető el. Elkezdte keresni a módját annak, hogyan lehetne alkalmazni azt, amit ő alternatív, megfelelő technológiának nevez.

“”Alternatív” azt jelenti, hogy az ipari, drága technológia helyett, amely csak ott érhető el, ahol van karbantartó személyzet, egyszerűbb, helyben elérhető eszközöket alkalmazunk ugyanannak a munkának az elvégzésére” – mondta Marshall. “‘Megfelelő’ figyelembe veszi, hogy a helyi emberek mit fogadnak el az igényeik, a hagyományos és vallási nézeteik, a technikai felkészültségük stb. szempontjából.”

Marshall olyan módszert keresett, amellyel az otthonában keletkező szürkevizet – a mosogatóból vagy a kádból származó vizet – úgy tudná kezelni, hogy azt a kertjében is felhasználhassa, amikor rábukkant az Azolla-ra.

“Egy szomszéd kertjét meglátogatva észrevettem egy rózsaszínű gyomnövényt, amely a tava felszínén nőtt, hazavittem egy mintát, és utánanéztem az interneten” – mondta Marshall. “Miután megállapítottam, hogy ez egy Azolla faj, és hogy képes eltávolítani a foszfátokat és a nitrogént a vízből, úgy éreztem, hogy segíthet.”

Elkezdett kísérletezni az Azollával egy szűrőrendszer részeként, és blogot írt projektjéről más Azolla- és alternatív technológia-rajongóknak. Marshall mostanra egy háromrészes szűrőrendszerrel állt elő, amely hatékonyan távolítja el a szagot a szürkevízből, de nem távolítja el a kórokozókat és vírusokat.

Elmondása szerint az ilyen típusú, kis méretű, könnyen üzemeltethető mechanizmusok kifejlesztése ideális alternatív technológiaként, de nagyobb rendszerekbe is méretezhető. Ezért van igazán szükség szakemberekre a területen, akik közbelépnek és irányítják a további munkát, mondta.

Együk meg az Azollát. Jót tesz neked
Mások is kísérleteztek az Azolla ehető aspektusával, köztük Andrew Bujak, szakács és Jonathan Bujak fia. Andrew Bujak kanadai otthonában termesztette. Kezdetben a slow food koncepció iránt érdeklődött, amely egy olasz mozgalom, amely a gyorsétteremláncok, mint a McDonald’s Corp. növekvő befolyása ellenében jött létre, Bujak személyes felhasználási lehetőséget látott az Azolla számára.

“Rájöttem, hogy ez nem csak jó élelmiszerforrás, mivel tápláló és gyakorlatilag íztelen, hanem bárki termesztheti, nagyjából bárhol a világon. Elég könnyű megtalálni, akár az interneten, akár az akváriumokat árusító boltokban. Csak vizet kell hozzáadni, szó szerint” – mondta Bujak nevetve. Amikor megkérték, hogy írja le a páfrányfenyő ízét, Bujak egy fűszálhoz hasonlította.

Az aszolla nemcsak Kanadában, hanem a világon szinte mindenhol termesztik, mondta Bujak, így természetesen sokféle régióhoz és éghajlathoz alkalmazkodott. Ez megkönnyíti az emberek számára, hogy egyszerűen felvegyék és felhasználják.

“Lehet, hogy Ön egy kisüzemi gazdálkodó Albertában, és szeretné csökkenteni a költségeket, és kevesebb szénlábnyomot hagyni” – mondta Bujak. “Termesszen Azollát, és bumm, máris van egy értékes trágyája, élelmiszerforrása az állatállomány számára, és van mit ennie magának.”

Hozzátette, hogy az Azolla a jövő szuperélelmiszere is lehet, mind a tápanyagtartalma miatt, mind pedig azért, mert kevés földterületet igényel.

“Még ha termesztjük is terményként, nem pazarolnánk más termőterületeket. Egyszerűen csak hozzáadnánk a meglévő rendszerekhez, mint ahogyan most a gazdag rizsültetvényeknél használják” – mondta Bujak. “Olyan körülmények között, amikor a tápláléknövekedéshez szükséges hely rendkívül korlátozott, az Azolla sok tápanyagot kínál kis helyen. Még a világűrben való felhasználásán is dolgoznak!”

Bujak elmondta, hogy következő projektje a nori, a préselt szárított hínárlapok újbóli előállítása a páfrányfenyő felhasználásával. Az Azolla jelenleg Kanadában tápanyagként értékesíthető, kapszula és por formájában, antioxidáns és általános egészségügyi előnyökre hivatkozva, de az Egyesült Államokban még nem kapta meg az engedélyt. Bujak szerint a páfrányfenyő eddigi eredményei alapján valószínűleg nem fog sokáig tartani, amíg az Azolla-t a határon túl is engedélyezik.

“Ez a növény minden szinten hihetetlen” – mondta. “Nem lepődnék meg szinte semmin, amiről kiderül, hogy képes.”

Kína páfrányboldoggá válik
Két héttel ezelőtt a Pekingi Genomikai Intézet, vagy BGI, a világ legfejlettebb szekvenálási platformjainak tulajdonosa beleegyezett, hogy elvállalja Pryer projektjét az Azolla genom feltérképezésének finanszírozására. Alig egy éven belül a páfrányfenyő múltjának rejtélyei és a jövőre vonatkozó teljes körű alkalmazásai szabadon hozzáférhető adatokká válhatnak.

Gane Ka-Shu Wong, a BGI egyik alapítója, aki a kanadai Albertai Egyetemen is tanít, elmondta, hogy a csoport unortodox eredete bizonyos szempontból megegyezik Pryer tervével. Miközben az 1990-es évek végén az emberi genomprojekten dolgozott, Wong úgy érezte, hogy a tudomány folyamata túlságosan intézményesült.

“A tipikus kormányzati vagy egyetemi laboratóriumokban a jutalmazási rendszer túlságosan az egyénre összpontosít, nem pedig a csapatra” – mondta Wong. Összefogva más tudósokkal, akik hasonlóan éreztek, Wong egy olyan helyet keresett, ahol megnyithatják kapuikat.

“Úgy döntöttünk, ha változtatni akarunk ezen a kultúrán, olyan helyre kell mennünk, ahol akkoriban gyakorlatilag nem volt konkurencia” – mondta Wong. “Az 1990-es években egy hely nagyon-nagyon más volt, mint ma – ez a hely Kína.”

Tudván, hogy az emberi genom feltörése küszöbön áll, a csapat gyorsan berendezkedett a tengerentúlon. A társaik nagy megdöbbenésére sikerült időben befejezniük a projekthez való 1 százalékos hozzájárulásukat.

“Most már bebizonyítottuk, hogy meg tudjuk csinálni, ezért gyorsan léptünk előre. A kormány érdeklődött, a magáncégek érdeklődtek, és hirtelen hatalmasak lettünk” – mondta Wong.”

Most a kórházi tesztek és kellékek szállítása mellett más biológiai szolgáltatások teljes skáláját is kínálta, a vállalat hamarosan elkezdett nyereséget termelni.

“A kereskedelmi projektekből származó pénzből kezdtük finanszírozni azt, amit mi “szórakoztató tudománynak” nevezünk” – mondta Wong, utalva azokra a projektekre, amelyek csak azért vonzóak a tudósok számára, mert választ adnak egy kérdésre, és nem feltétlenül szolgálnak gazdasági funkciót.

“A lényeg az, hogy egy csapat tudós vagyunk, akik szeretik a tudományt, és meg akarnak élni belőle. Ez eddig elég sikeres volt” – mondta Wong. “Az a célunk, hogy ezeket az információkat minél több ember számára elérhetővé tegyük.”

A BGI az Azolla és a közeli vándortársának számító cianobaktériumok közötti összetett kapcsolat feltárására is összpontosít, amit a BGI szintén kulcsfontosságúnak tart a páfrány jövőbeli felhasználása és tanulmányozásának kiterjesztése szempontjából.

Mások, akik évtizedek óta foglalkoznak az Azollával, izgatottak a hír hallatán.

Egy gyomnövény előtt álló szerencse?
“Ez a tudás olyan irányítást biztosít számunkra az Azolla felett, amilyenre korábban nem volt lehetőségünk” – mondta Francisco Carrapico a Lisszaboni Egyetemről. “Fokozhatjuk a szénmegkötést és a nitrogénmegkötést, vagy más növényeknek adhatjuk át az Azolla tulajdonságait. Még olyan vegyi anyagokat is találtunk az Azollában, amelyek megállítják a sejtosztódást. A kérdés már majdnem az, hogy mit találunk, amire az Azolla nem képes.”

A páfránynak van egy hátránya, ami miatt Európa egyes részein rossz hírnévre tett szert, Észak-Amerikában pedig gyomnövényként tartják számon. Az Azolla, mint a legtöbb alga, képes hatalmas virágzásokat létrehozni, mint 49 millió évvel ezelőtt az Északi-sarkvidéken, elfojtva a lenti életet.

De Jonathan Bujak szerint még ezekben az esetekben is “a virágzás csak egy tünet”, általában a magas nitrogénszint miatt.

Míg Pryer azt mondta, hogy az Azolla kutatásának motivációi leginkább akadémiai jellegűek voltak, minden bizonnyal látja a lehetőséget, hogy a jövőben a kockázati kapitalizmus az Azolla körül fog felnőni.

“Egy genomot akartunk az emberek számára, az emberek által” – mondta Pryer kuncogva. Mások azonban úgy gondolják, hogy az akadémiai tanuláson, a környezetvédelmi alkalmazásokon vagy az ipari felhasználáson túl is nyerhetünk valamit Pryer munkájából.

“Az Azolla ráébresztett arra, hogy az életben a dolgok nagyon különböznek attól, amit tanítanak nekünk” – mondta Carrapico. “Az élet olyan, mint az internet: Minden láthatatlanul összekapcsolódik, de mi ezt olyan gyakran elfelejtjük. Nem látjuk, hogy milyen hatással vagyunk egymásra. Ránézhetünk ezekre a kapcsolatokra, és a biológián keresztül befektethetünk olyan változásokba, amelyek javítják a hátrahagyott világot.”

A további kutatások finanszírozása szerdán ér véget, de minden bizonnyal nem ez lesz az utolsó fejezet az Azolla-sagában, egy olyan történetben, amely jóval azelőtt kezdődött, hogy az emberek benépesítették a bolygót, és valószínűleg még sokáig folytatódni fog, miután mi már nem leszünk.
*Korrekció (14.7.16.): A ClimateWire a közzététel után szerkesztette ezt a mondatot, hogy kijavítsa az eredeti változatban megadott téves szén-dioxid-szinteket.

A Climatewire-ről a Environment & Energy Publishing, LLC. www.eenews.net, 202-628-6500

engedélyével nyomtattuk ki. www.eenews.net, 202-628-6500.