Bu madde batarken, okyanusun üst katmanlarından deniz tabanına doğru muazzam miktarda karbon taşır. Araştırmacılar, deniz karının her yıl yüzey sularından 10 gigatondan fazla karbonu uzaklaştırdığını tahmin ediyor. Ancak bu karbonun yalnızca yaklaşık iki gigatonu, yüzlerce hatta binlerce yıl boyunca depolanabileceği derinliklere ulaşır.

Karbonun neden bu kadar derin okyanusa ulaşamadığı uzun zamandır bilim insanlarını şaşırtıyordu. Şimdi, UC San Diego’nun Scripps Okyanus Bilimleri Enstitüsü ve Lincoln Üniversitesi’nden araştırmacılar şaşırtıcı derecede önemli bir faktör belirlediler: deniz karının ne kadar yapışkan olduğu.

8 Ekim’de Science dergisinde yayınlanan bulguları , deniz karının viskozitesinin, yani kalınlığının ve yapışkanlığının, bakterilerin onu ne kadar hızlı parçaladığını ve ne kadar derine batabileceğini etkilediğini gösteriyor. Araştırmacılara göre, en yapışkan parçacıklar, daha ince ve daha az viskoz kıvamdaki parçacıklara göre altı kat daha fazla karbonu derin okyanusa taşıyabiliyor.

Okyanus Balçığı Karbon Depolamasına Nasıl Yardımcı Oluyor?

Deniz karı, Dünya’nın karbon döngüsünde, yani karbonun atmosfer, okyanuslar, kara ve canlı organizmalar arasındaki doğal hareketinde önemli bir rol oynar. Batan parçacıklar karbonu derin sulara taşıyarak, bir kısmının yüzyıllarca veya daha uzun süre atmosferden izole kalmasını sağlayabilir.

Ancak her parçacık yolculuğu sağ salim atlatamaz. Bakteriler, deniz karı dibe doğru inerken onunla beslenir, malzemeyi yavaş yavaş parçalar ve okyanusun derinliklerine ulaşan karbon miktarını etkiler.

Yeni araştırma, yaşayan bakterilerin deniz karının ve daha genel olarak mukusun fiziksel yapısıyla nasıl etkileşim kurduğuna dair ilk ayrıntılı incelemeyi sunuyor. Bu etkileşimler, okyanusun karbon döngüsünün çok ötesinde önem taşıyor. Bakteriler ve mukus arasındaki benzer ilişkiler, mercan resiflerinin, yosun ormanlarının, bitki kök sistemlerinin ve insan ve diğer hayvanların sindirim sistemlerinin sürdürülebilirliğine yardımcı oluyor.

Yakın zamana kadar bilim insanları, bu etkileşimleri anlamak için gereken mikroskobik ölçekte gözlemleme teknolojisinden yoksundu.

Deniz karının içini görmek için dört yıllık bir arayış

Proje, 2021 yılında Scripps Okyanus Bilimleri Bölümü’nde doktora sonrası araştırmacı olan Bryce Inman’ın “muskosfer” olarak adlandırdığı şeyi keşfetmek amacıyla yola çıkmasıyla başladı.

Inman, “Bireysel bakterilerin mukusun fiziksel yapısıyla etkileşimini gözlemlemek daha önce hiç mümkün olmamıştı,” dedi.

Inman, Scripps’te mikrobiyolog ve emekli profesör olan Farooq Azam da dahil olmak üzere meslektaşlarıyla birlikte, bu sınırlamanın üstesinden gelmek için dört yıl harcadı. Ekip, 2025’te nihayet işe yarayan bir teknik geliştirmeden önce birçok deneme başarısızlıkla sonuçlandı.

Çözümleri, 3 boyutlu konfokal mikroskopiyi özel olarak tasarlanmış floresan moleküllerle birleştirdi. Konfokal mikroskopi, bir numunenin farklı derinliklerinde ayrıntılı görüntüler yakalamak için ışık kullanır ve araştırmacıların yapısını üç boyutlu olarak yeniden oluşturmasına olanak tanır. Floresan moleküller, malzemenin özelliklerini görünür hale getirmeye yardımcı oldu.

Bilim insanları ilk defa, deniz karındaki tek tek parçacıkların “fiziksel yüzeyini” inceleyebilir ve yaşayan bakterilerin bu parçacıklarla nasıl hareket ettiğini ve etkileşimde bulunduğunu gözlemleyebilirler.

Görüntüler, bakterilerin nereye yerleşebileceğini ve içerideki malzemeye ne kadar kolay ulaşabileceğini etkileyen yapısal farklılıklar da dahil olmak üzere, şaşırtıcı derecede karmaşık bir mikroskobik ortamı ortaya çıkardı.

Yapışkan deniz karının neden daha derine battığı

Atmosferdeki kar tanelerine benzer şekilde, deniz karı parçacıkları da önemli ölçüde farklılık gösterir. Her biri kendi organik ve inorganik madde karışımını içerir ve bu da bileşim, yapı ve viskozitede farklılıklar yaratır.

Araştırmacıların Nature Communications’da yayınlanan bir diğer çalışmada açıklanan yeni görüntüleme yaklaşımı, bakterilerin, malzemenin daha az viskoz olduğu, parçacığın yüzeyine yakın bölgeleri tercihli olarak kolonize ettiğini ortaya koydu.

İçerideki daha yoğun ve yapışkan bölgelere bakterilerin girmesi çok daha zordur.

“Bakteriler her parçacığın daha az viskoz kısımlarına tutunabilir, ancak onu parçalayana kadar daha viskoz bölgelere ulaşamazlar,” dedi Inman. “Bunu bir elmanın içindeki solucan gibi düşünün: etli kısmına nüfuz etmek kolaydır, ancak çekirdeğini çiğnemek zordur.”

Bu fark, deniz karının ne kadar süreyle bozulmadan kalacağı konusunda önemli sonuçlar doğurmaktadır.

Laboratuvar deneylerinde bilim insanları, daha yüksek viskoziteye sahip parçacıkların bakteriyel bozunmaya ve parçalanmaya daha uzun süre direndiğini gözlemledi. Bilgisayar simülasyonları ayrıca bu daha yapışkan parçacıkların parçalanmadan önce daha büyük derinliklere inebileceğini öne sürdü.

Bu sonuçlara dayanarak, ekip, yüksek viskoziteli deniz karının, daha az viskoziteli parçacıklara kıyasla derin okyanusa altı kat daha fazla karbon taşıyabileceğini tahmin ediyor.

Bu bulgular, batan bazı maddelerin, yolculuklarına yüzeye yakın bir yerden başlamalarına rağmen, karbonu diğer parçacıklara göre okyanusun çok daha derinlerine taşımasının nedenini açıklamaya yardımcı oluyor.

“Denizdeki karın ne kadar derine batabileceği şaşırtıcı derecede karmaşık bir sorun ve biz de bu bulmacaya bir parça daha -çok yapışkan- ekledik,” dedi Inman.

Okyanusun Ötesinde Etkileri Olan Bir Keşif

Araştırma deniz karı üzerinde yoğunlaşsa da, bulguları bakterilerin mukusla etkileşimde bulunduğu birçok ortama uygulanabilir.

Mukus genellikle nispeten basit, kaygan bir madde olarak kabul edilir. Ancak yeni görüntüleme teknolojisi, bakterilerin davranışlarını etkileyebilecek mikroskobik yapılara sahip karmaşık bir iç yapıya sahip olduğunu ortaya koyuyor.

Bu fiziksel özelliklerin anlaşılması, bilim insanlarının insan sindirim sağlığından hasar görmüş mercan resiflerinin iyileşmesine kadar çeşitli ortamlardaki biyolojik süreçleri araştırmalarına yardımcı olabilir.

Bu yöntem aynı zamanda daha önce doğrudan gözlemlenemeyen etkileşimleri keşfetme fırsatları da sunarak araştırmacılara bakterilerin yaşadığı mikroskobik ortamları incelemek için yeni bir yol sağlıyor.

Mukus, sümük, ne derseniz deyin, “şaşırtıcı derecede bir yapıya sahip,” dedi Inman. “Çıkıntılar, yarıklar, bakterilerden daha küçük bir ölçekte gerçekten hiç bilmediğimiz türden bir yapı var. Bu, bu fiziksel yaşam alanını gerçekten incelediğimiz ilk sefer.”

Bu keşif, bilim insanlarının karbonun okyanusta nasıl hareket ettiğine dair anlayışına önemli bir eksik parçayı ekliyor. Ayrıca, su altındaki balçığın kalınlığı gibi görünüşte sıradan bir şeyin bile gezegenin doğal sistemleri için geniş kapsamlı sonuçlar doğurabileceğini gösteriyor.

Araştırmaya ek finansman Simons Vakfı ve Mühendislik ve Fizik Bilimleri Araştırma Konseyi tarafından sağlandı.