Μπορεί, άραγε, να υπάρξει ζωή μέσα σε ένα ενεργό υποθαλάσσιο ηφαίστειο και, αν ναι, υπό ποια μορφή; Απαντήσεις σε αυτά και άλλα παρεμφερή ερωτήματα έρχεται να δώσει διεπιστημονική έρευνα, που διεξήχθη στο ηφαιστειακό σύμπλεγμα Σαντορίνης – Κολούμπου, όπου και βρέθηκαν ανθεκτικά μικρόβια σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες, δημιουργώντας έτσι προοπτικές για την κατανόηση πιθανών μορφών ζωής σε ακραία περιβάλλοντα, ακόμα και σε άλλους πλανήτες.
Η πρόσφατη αυτή έρευνα, που δημοσιεύτηκε στο επιστημονικό περιοδικό «Frontiers in Microbiology», πραγματοποιήθηκε από κοινού από το Ινστιτούτο Θαλάσσιας Βιολογίας, Βιοτεχνολογίας και Υδατοκαλλιεργειών του Ελληνικού Κέντρου Θαλασσίων Ερευνών (ΕΛΚΕΘΕ), το Τμήμα Γεωλογίας και Γεωπεριβάλλοντος του Εθνικού και Καποδιστριακού Πανεπιστημίου Αθηνών (ΕΚΠΑ), το Πανεπιστήμιο της Οτάβα του Καναδά, το πανεπιστήμιο του Κίελου και το ερευνητικό κέντρο GEOMAR Helmholtz Centre for Ocean Research Kiel της Γερμανίας.
Βασικός λόγος πραγματοποίησης τέτοιου είδους μελετών είναι ότι στα υδροθερμικά πεδία των υποθαλάσσιων ηφαιστείων επικρατούν ιδιαίτερα υψηλές θερμοκρασίες, γεγονός που τα καθιστά ιδιαίτερα ενδιαφέροντα για την πραγματοποίηση μελετών σχετικών με τα όρια της ζωής στη Γη και συγκεκριμένα με το κατά πόσο είναι εφικτή η ύπαρξη μικροοργανισμών σε τόσο υψηλές θερμοκρασίες.
Το ενεργό υποθαλάσσιο ηφαίστειο βρίσκεται σε απόσταση 6,5 χιλιομέτρων βορειοανατολικά της Σαντορίνης. Κατά την ανάλυση των ευρημάτων, οι επιστήμονες κατάφεραν να εντοπίσουν πάνω από 10.000 διαφορετικά μικροβιακά είδη, με ιδιαίτερα υψηλή ποικιλότητα οργανισμών, ακόμα και τρία μέτρα κάτω από την επιφάνεια του πυθμένα. Ενδεικτικό της ανθεκτικότητας των μικροοργανισμών είναι ότι σε βάθος 1,7 μέτρων, με θερμοκρασίες που αγγίζουν τους 99 βαθμούς Κελσίου, εντοπίστηκαν περίπου 60 διαφορετικά είδη μικροβίων.
Οι συγκεκριμένοι μικροοργανισμοί, σύμφωνα με τους επιστήμονες, μπορούν να επιβιώνουν σε ακραίες συνθήκες, όπως αυτές που επικρατούν στο υποθαλάσσιο ηφαίστειο Κολούμπος, αναπτύσσοντας μηχανισμούς που τους προσδίδουν ανθεκτικότητα σε ένα μεγάλο εύρος στρεσογόνων παραγόντων.
Η ευρύτερη ηφαιστειακή περιοχή βρίσκεται εδώ και δεκαετίες στο επίκεντρο της επιστημονικής έρευνας. Ενδεικτικά, η πρώτη φορά που συλλέχθηκε μικροβιακό υλικό σε βάθος έως 3 μέτρα κάτω από τον πυθμένα του ηφαιστειακού συμπλέγματος με τη χρήση ειδικών δειγματοληπτών έγινε το 2017, στο πλαίσιο της αποστολής POS510 της GEOMAR, όπου με τη βοήθεια του ερευνητικού πλοίου «Poseidon» συλλέχθηκαν δείγματα μικροβίων, τα οποία στη συνέχεια μεταφέρθηκαν στο εργαστήριο Περιβαλλοντικής Μικροβιολογίας του ΕΛΚΕΘΕ στο Ηράκλειο Κρήτης για την ανάλυση της ποικιλότητας των μικροοργανισμών με τεχνολογίες αλληλούχησης νέας γενιάς που διαθέτει το Ινστιτούτο Θαλάσσιας Βιολογίας, Βιοτεχνολογίας και Υδατοκαλλιεργειών.
Οπως εξήγησε στο ΑΠΕ-ΜΠΕ η επιστημονική υπεύθυνη του έργου και ερευνήτρια του Ινστιτούτου Θαλάσσιας Βιολογίας, Βιοτεχνολογίας και Υδατοκαλλιεργειών του ΕΛΚΕΘΕ Παρασκευή Πολυμενάκου, «με την έρευνα που πραγματοποιούμε εντατικά στην περιοχή από το 2011, έχουμε αποκαλύψει μια εντυπωσιακή μικροβιακή ποικιλότητα και έχουμε καταγράψει έναν εντυπωσιακό αριθμό γονιδίων και μικροοργανισμών που συνδέονται με τη γεωλογία του ηφαιστειακού συμπλέγματος. Τα συγκεκριμένα περιβάλλοντα είναι ιδιαίτερα σημαντικά από μικροβιολογικής άποψης, καθώς ανοίγουν προοπτικές στον τομέα της βιοτεχνολογίας, αλλά και στην κατανόηση πιθανών μορφών ζωής σε άλλους πλανήτες. Παρ’ όλα αυτά, για πρώτη φορά εξερευνήσαμε και τους μικροοργανισμούς του υποστρώματος, δηλαδή αυτούς που ζουν κάτω από τον πυθμένα. Η ποικιλότητα που αποκαλύφθηκε είναι εντυπωσιακή ακόμα και στα βαθύτερα στρώματα, κάτι το οποίο δεν περιμέναμε λόγω των ιδιαίτερα ακραίων συνθηκών που επικρατούν».
Η εν λόγω έρευνα προχώρησε ένα βήμα παραπέρα, καθώς στο πλαίσιο σχετικής μεταπτυχιακής διατριβής απομονώθηκε από το υποθαλάσσιο ηφαίστειο μικροοργανισμός του γένους Bacillus, ο οποίος αποδείχθηκε ότι ζει και αναπτύσσεται ταχύτατα σε θερμοκρασίες από 45 έως και 99 βαθμούς Κελσίου. Σύμφωνα με το ΑΠΕ-ΜΠΕ, οι ερευνητές αναμένεται να προχωρήσουν σε ανάλυση του πλήρους γονιδιώματος του συγκεκριμένου βακτηρίου και να πραγματοποιήσουν πειράματα, ώστε να εντοπίσουν τις μέγιστες θερμοκρασίες κατά τις οποίες αυτός μπορεί να αναπτύσσεται και να επιβιώνει.
Από τις διάφορες έρευνες που έχουν διεξαχθεί στο Κολούμπο έχει αποδειχθεί ότι τα υποεπιφανειακά στρώματα του ηφαιστείου αποτελούν έναν μικροβιακό παράδεισο. Ως εκ τούτου, επιπλέον ένα ερώτημα που μπορεί να προκύψει είναι το τι συμβαίνει στα βαθύτερα στρώματα, έως και 700 μέτρα κάτω από τον πυθμένα.
Προσπαθώντας να απαντήσει στο ερευνητικό αυτό ερώτημα η υποψήφια διδάκτορας του Τμήματος Γεωλογίας και Γεωπεριβάλλοντος του ΕΚΠΑ Βασιλική Παπαδημητρίου έχει κατορθώσει να απομονώσει μέχρι στιγμής υψηλής ποιότητας γενετικό υλικό που βρέθηκε σε βάθος 575 μέτρων κάτω από τον πυθμένα, ενώ μέσα στο καλοκαίρι αναμένεται να πραγματοποιηθεί ειδική μεταγονιδιωματική ανάλυση αυτού του υλικού, ώστε να εντοπιστούν αυτά τα είδη των μικροοργανισμών που ζούσαν πριν από εκατομμύρια χρόνια και οι μηχανισμοί που διέθεταν.
Σύμφωνα με την αναπληρώτρια καθηγήτρια του ίδιου Τμήματος Εύη Νομικού, η οποία και ηγείται της ερευνητικής ομάδας SANTORY, που μελετά ανελλιπώς το ηφαίστειο από το 2006, τα υποθαλάσσια ηφαίστεια μικρού βάθους όπως ο Κολούμπος «έχουν πολύπλοκη γεωλογία και η έρευνα των υδροθερμικών τους συστημάτων είναι ακόμα σε πρώιμο στάδιο.
Αυτά τα ρηχά υποθαλάσσια, υψηλής ενέργειας, υδροθερμικά συστήματα συνδέονται με σημαντική και δυνητικά επικίνδυνη ηφαιστειακή δραστηριότητα, αλλά αποτελούν και μια μικροβιακή όαση φιλοξενώντας υπερανθεκτικούς μικροοργανισμούς υψηλής ποικιλότητας με έντονο βιοτεχνολογικό ενδιαφέρον», ενώ συμπληρώνει πως «για πρώτη φορά στη Μεσόγειο δημιουργήθηκε το ρηχό υποθαλάσσιο ηφαιστειακό παρατηρητήριο SANTORY στον κρατήρα του Κολούμπου με χρηματοδότηση από το Ελληνικό Ιδρυμα Ερευνας και Καινοτομίας, αλλά και με τη συμβολή και την οικονομική στήριξη του Δήμου Θήρας. Ο Κολούμπος αποτελεί ένα πρότυπο εξωγήινου ωκεανού και έχει μελετηθεί και από τη NASA το 2019. Είναι ένα φυσικό εργαστήριο με διεπιστημονικό χαρακτήρα, ενώ η παρακολούθησή του είναι αναγκαία για την κατανόηση της επικινδυνότητάς του».