11,662 Bagong Natukoy na Virus, Nagbubunyag ng Nakatagong Buhay sa Lugar ng Pagmimina sa Malalim na Karagatan ng Pasipiko

Malawak na komunidad ng mga virus sa ilalim ng lugar ng pagmimina

Natukoy ng mga siyentipikong nagsuri sa mga sediment mula sa Clarion-Clipperton Zone sa Karagatang Pasipiko ang 11,742 magkakaibang virus, kabilang ang 11,662 uri na hindi pa naitatala, sa lugar na kinahihiligan ng mga kumpanyang nagnanais kumuha ng mga metal mula sa sahig ng dagat. Mahigit 99% ng kabuuang bilang ang mga bagong natukoy na virus, na nagpapakita ng malaking bahagi ng ekosistemang hindi pa nakatala at maaaring maapektuhan ng pagmimina.

Ang pananaliksik, na inilathala sa Nature Communications, ay isinagawa nina Bowen Hou at Lilan Zhang ng Chongqing University at Dong Sung ng Second Institute of Oceanography ng China. Sinuri ng kanilang pangkat ang mahigit 60 sampol ng sediment na kinuha noong 2023 at 2024 sa rehiyong nasa pagitan ng Hawaii at Mexico, kung saan umaabot sa humigit-kumulang 6,000 metro ang lalim ng karagatan.

Malamang na nakaangkop ang karamihan sa mga virus upang makahawa ng bakterya at archaea, dalawang pangkat ng mga mikroskopikong organismo na tumutulong sa pagre-recycle ng mga sustansiya sa sahig ng dagat. Tumutukoy ang mga natuklasan sa mga prosesong nagaganap sa isang malayong ekosistem, at tila wala itong direktang malaking banta sa kalusugan ng tao.

Kasabay ng pagtuklas, sinisiyasat ng mga mananaliksik ang dalawang magkaugnay na suliranin: kung paano mababago ng pagmimina ang mga mikroskopikong komunidad sa sahig ng dagat, at kung makatutulong ba ang mga protektadong lugar sa paggaling ng mga nasirang tirahan. Ipinahihiwatig ng hiwalay na pag-aaral gamit ang computer modelling na kakaunti ang palitan ng mga larba ng hayop sa 13 protektadong lugar ng rehiyon, habang sinusuri naman ng isang ekspedisyong Europeo ang pinsalang iniwan ng pagsubok sa mga kagamitan sa pagmimina noong 2021.

Magkasamang nagbibigay ng tiyak na bilang ang mga pagsisiyasat na ito para sa isang mahirap lutasin na suliranin sa konserbasyon. Patuloy pang tinutukoy ng mga siyentipiko ang mga organismong naninirahan sa lugar ng pagmimina, habang isinasaalang-alang ng mga pamahalaan at kumpanya ang mga gawaing mag-aalis sa kanilang tirahan at gagambala sa nakapaligid na sediment.

Paano natuklasan ng mga mananaliksik ang mga nakatagong virus

Kumuha ang pangkat ng mga mananaliksik na Tsino ng DNA at RNA, mga molekulang nagdadala ng impormasyong henetiko, mula sa mga sediment core na nakolekta sa dalawang taon ng pagsasampol. Gumamit sila ng metagenomic sequencing, isang paraang bumabasa sa henetikong materyal mula sa magkakahalong sampol ng kapaligiran sa halip na kailangang palakihin nang magkakahiwalay sa laboratoryo ang bawat organismo.

Sa paraang ito, nahahanap ng mga siyentipiko sa maliit na dami ng putik ang mga bakas henetiko ng maraming virus nang sabay-sabay. Nakakatulong naman ang paghahambing sa mga dati nang sequence upang matukoy nila ang magkakaibang pangkat ng virus at masiyasat kung aling mga organismo ang maaaring mahawahan ng mga ito.

Tumugma lamang sa mga umiiral na pandaigdigang database ang humigit-kumulang 4% ng mga kumpol ng protinang natukoy sa pag-aaral. Maraming tungkulin sa loob ng mga selula at virus ang ginagampanan ng mga protina, at pinagsasama-sama ng mga mananaliksik ang magkakahawig na protina upang matukoy ang magkakatulad na gamit o ugnayang ebolusyonaryo. Ipinapakita ng mababang antas ng pagtutugma kung gaano kaliit ang bahagi ng henetikong pagkakaiba-iba sa malalim na karagatan na naitala na.

Magkaibang sukat ang tinutukoy ng dalawang pangunahing porsiyento. Tumutukoy ang mahigit 99% sa mga virus na hindi pa naitatala; tumutukoy naman ang humigit-kumulang 4% sa pagtutugma ng mga kumpol ng protina sa mga tala sa database. Kapwa ipinapakita ng mga ito na kakaunti ang representasyon ng komunidad na ito sa mga umiiral na rekord ng agham.

Gawain ng mga virus na ito sa sahig ng dagat

Nagsasagawa ang bakterya at archaea ng mga reaksiyong kimikal na nagpapadaloy sa carbon, nitrogen, phosphorus, sulphur at mga metal sa mga sediment ng malalim na karagatan. Sa lugar na walang sikat ng araw, tumutulong ang mga reaksiyong ito na mapanatili ang lokal na food web at nagtatakda kung paano iniimbak o inilalabas ang mga materyal.

Naiimpluwensiyahan ng mga virus ang mga prosesong ito sa pamamagitan ng paghawa sa mga mikrobyong host. May ilang virus na nagdadala ng auxiliary metabolic genes, mga tagubiling henetiko na maaaring magbago sa paraan ng pagproseso ng nahawang selula sa mga sustansiya o pagharap nito sa kapaligiran. Natukoy ng pangkat ang mga pahiwatig henetiko na nagpapakitang maaaring maimpluwensiyahan ng mga virus sa mga bukid ng nodule ang metabolismo ng mga mikrobyo, kabilang ang posibleng pagtugon sa stress dulot ng mga metal.

Kailangan pang saliksikin nang higit ang mga tungkuling ito. Nagbibigay ang mga henetikong sequence ng paraan upang matukoy ng mga mananaliksik ang mga posibleng gawain; kailangan naman ang mga sukat mula sa mga buhay na komunidad upang matiyak kung paano nagaganap ang mga gawaing ito sa buong sahig ng dagat.

Inilarawan ng mga mananaliksik sa Nature Communications ang layunin ng kanilang pagsisiyasat:

mahalagang batayang tala ng ekosistemang mikrobyal bago ang pagmimina para sa mga susunod na pagtatasa ng epekto sa kapaligiran.

Itinatala ng batayang tala ang mga kondisyon bago magsimula ang isang aktibidad. Sa kasong ito, nagsisilbi itong panimulang batayan ng mga susunod na pagsisiyasat sa pagsubaybay sa mga pagbabago sa mga komunidad ng virus, mga host ng mga ito at mga prosesong kimikal na sinusuportahan nila.

Bakit puntirya rin ng mga minero ang sahig ng dagat

Nasa Clarion-Clipperton Zone ang pinakamalaking kilalang tipon ng mga polymetallic nodule sa mundo. Taglay ng mga bukol na ito ang manganese, nickel, cobalt at iba pang metal na kailangan sa mga gamit pang-industriya, kabilang ang mga elektroniko at baterya.

Nagkaloob ang International Seabed Authority ng 31 kontrata para sa eksplorasyon ng mga mineral sa malalim na karagatan, ayon sa mga bilang na kasama sa pananaliksik tungkol sa mga virus. Nasa Clarion-Clipperton Zone ang 17 sa mga ito, kabilang ang limang hawak ng China. Pinahihintulutan ng mga kontrata sa eksplorasyon ang pagsisiyasat sa mga deposito at kondisyon ng kapaligiran; kailangan pa ng hiwalay na prosesong pangregulasyon bago ang komersiyal na pagkuha.

Nagbibigay rin ang mga nodule ng matitigas na ibabaw sa sahig ng dagat na kung hindi ay puro pinong putik. Kumakapit sa mga ito ang mga hayop, at nagsisilbing silungan naman ng iba ang ilan sa mga hayop na iyon. Kaya kapag inalis ang isang nodule, nawawala kapwa ang mineral na materyal at ang tirahan.

Inilarawan ni Dr Matthias Haeckel, isang biogeochemist sa GEOMAR Helmholtz Centre for Ocean Research Kiel at punong siyentipiko ng ekspedisyong SONNE na nagsisiyasat sa mga epekto ng pagmimina, ang mga naninirahan dito:

Karaniwan, nakakakita kami ng dalawa hanggang tatlong maliliit na organismo sa bawat nodule,

Pambihirang bagal ang paglaki ng mga nodule. Ayon sa ulat ng ekspedisyon ni Haeckel, nasa humigit-kumulang isa hanggang dalawang milimetro ito bawat isang milyong taon. Nagkakaiba ang bilis ng paglaki batay sa uri ng nodule at lokasyon, ngunit nangangailangan ng panahong heolohiko ang muling pagbuo ng mga tirahang ito, na mas mahaba kaysa sa itinatagal ng isang proyekto ng pagmimina.

Umaabot ang pinsala lampas sa dinaanan ng mga makina

Aalisin ng mga sasakyang pangminahan ang mga nodule at bubungkalin ang ibabaw ng sediment. Maaaring umangat sa tubig ang maliliit na partikulo, maanod at muling lumubog, at matabunan ang mga organismong nasa labas ng mismong dinaanan ng pangkolekta. Halos wala namang pagkakataong makatakas ang mga hayop na nakapirmi sa mga nodule.

Ipinaliwanag ni Haeckel kung paano makaaapekto sa iba't ibang hayop ang sediment na muling lumulubog:

May mga organismong nakapaglilinis ng sarili, samantalang ang iba ay hindi. Malaki rin ang posibilidad na maapektuhan ang mga sumasala ng pagkain mula sa tubig,

Ipinakikita ng pag-aaral sa mga virus ang isa pang antas ng pinsalang nasa ilalim ng mga hayop na nakikita. Maaaring baguhin ng paggalaw ng sediment kung saan naninirahan ang mga virus at host ng mga ito, kung paano sila nagkikita at kung paano pinoproseso ng mga komunidad ng mikrobyo ang mga sustansiya at metal. Natuklasan sa mga naunang eksperimento sa paggambala na binanggit ng mga may-akda na tumatagal nang ilang dekada ang mga epekto sa mga sediment ng bukid ng nodule.

Tinukoy rin ng pangkat ang posibleng pinagmumulan ng bahagyang paggaling: ang mga populasyon ng virus at henetikong tungkuling kapwa matatagpuan sa mas malalim at mas mababaw na sediment. Maaaring makatulong ang mas malalalim na komunidad sa muling pagbuo ng ilang komunidad sa ibabaw matapos ang paggambala. Hindi pa alam kung gaano kalaki ang maiaambag ng mga ito at kung paano maaapektuhan ng pagmimina ang mga virus at host ng mga ito.

Pagbabalik sa pagsubok sa pagmimina noong 2021

Sinusuri ng ekspedisyong SO322 ng research vessel na SONNE ang isang lugar sa Clarion-Clipperton Zone kung saan sinubukan ng kumpanyang Belgian na Global Sea Mineral Resources ang isang aparatong pangkolekta na pinatatakbo nang malayuan noong tagsibol ng 2021. Isinagawa ang pagsubok sa lalim na lampas 4,000 metro.

Sa loob ng 74 na oras, naglakbay nang humigit-kumulang 32 kilometro ang makina at nangolekta ng mga nodule sa lawak na 54,000 metro kuwadrado. Katumbas ito ng 5.4 ektarya, lawak na sapat para masiyasat ng mga mananaliksik kapwa ang mga dinaanan ng makina at ang nakapaligid na sediment na naapektuhan ng pagsubok.

Kabilang sa ekspedisyon ang 39 na mananaliksik mula sa 17 institusyon sa pitong bansang Europeo. Kasama sa mga kagamitan nito ang remotely operated vehicle na KIEL 6000, autonomous underwater vehicle na ABYSS, mga instrumentong inilagay sa sahig ng dagat at mga aparatong pangkuha ng sediment. Bahagi ang gawain ng MiningImpact, isang programang pananaliksik na nag-aaral sa mga posibleng epekto ng pagmimina mula noong 2015.

Balak ng mga siyentipiko na suriin ang mga tirahan sa sahig ng dagat at sa tubig, tasahin kung gaano katagal nananatili ang mga epekto ng ulap ng sediment at alamin kung makatutulong ang mga artipisyal na matitigas na ibabaw sa muling paninirahan ng mga organismo sa mga lugar na inalisan ng mga nodule.

Inilarawan ni Haeckel ang lawak ng gawaing pagtukoy sa mga organismo na hindi pa tapos:

Napakabihira ng maraming species sa CCZ; humigit-kumulang 90% ng mga species na nakuha namin sa sampol hanggang ngayon ay hindi pa natutukoy at wala pang pangalan. At walang nakaaalam kung ilan pang species ang matutuklasan,

Tumutukoy ang pagtatantiyang ito sa mga species na nakuha sa sampol ng mga mananaliksik ng ekspedisyon, samantalang ang bilang na 99% sa pag-aaral ng mga virus ay tumutukoy sa mga bagong naitalang virus sa kanilang pagsisiyasat sa sediment. Magkaibang bahagi ng biyodibersidad ng rehiyon na hindi pa gaanong naitatala ang sinusukat ng bawat isa.

Kaunti ang ugnayan ng mga protektadong lugar

Sinuri ng pag-aaral na pinangunahan ni Molly Kendall James at mga kasama niya, na inilathala sa Nature Ecology & Evolution, kung nagsisilbing magkakaugnay na network ng konserbasyon ang 13 Area of Particular Environmental Interest sa Clarion-Clipperton Zone.

Nagsisimula ang buhay ng maraming hayop sa sahig ng dagat bilang mga larbang tinatangay ng agos. Kung nakapaglalakbay ang mga larba sa pagitan ng mga protektadong lugar, maaaring magpalitan ng mga gene ang mga populasyon at makapagbigay ng mga bagong indibidwal sa ibang lokasyon. Nagmodelo ang mga mananaliksik ng paggalaw ng mga ito gamit ang datos ng sirkulasyon ng karagatan at mahigit 68 milyong ginayang partikulo sa bawat takbo ng modelo.

Kumatawan ang mga partikulo sa mga larbang inaanod malapit sa sahig ng dagat sa loob ng 19, 35 o 69 na araw. Saklaw ng mga simulation ang Enero at Hulyo noong 2019 at 2023. Kahit sa pinakamahabang tagal, wala pang 100 kilometro ang median na distansiya ng paglalakbay, samantalang humigit-kumulang 200 hanggang 800 kilometro ang pagitan ng mga protektadong lugar.

Sa 156 na posibleng direktang ugnayan sa pagitan ng mga reserba, limang ugnayan lamang ang nagpakita ng anumang palitan. Wala pang 0.02% ng mga ginayang larbang pinakawalan mula sa isang protektadong lugar ang nakarating sa isa pa, at mahigit 99% ng paglipat sa pagitan ng mga reserba ay naganap sa tatlong ruta.

Nanatili sa humigit-kumulang 10 metro mula sa sahig ng dagat ang mga larba sa modelo. Kaunti ang nalalaman tungkol sa aktuwal na haba ng buhay ng mga larba sa rehiyon, at maaaring magbago ang kanilang paglalakbay kung lumangoy sila nang mas mataas patungo sa ibang agos. Inilalarawan ng mga resulta ang inaasahang ugnayan sa ilalim ng mga tiyak na kondisyong iyon, at nagbibigay sa mga tagaplano ng panimulang batayang maaaring subukin.

Saan maaaring magmula ang paggaling

Sa modelo, 76% ng mga larbang lumulubog sa mga lugar ng pagmimina ay nagmula rin sa loob ng mga sona ng pagmimina, 19% mula sa mga hindi protektadong lugar sa labas ng mga sona ng pagmimina at 5% lamang mula sa network ng mga protektadong lugar. Kaya mga lokal na populasyon ang nagbigay ng karamihan sa mga ginayang bagong larba bago ang paggambala.

Pagkatapos, sinubukan ng mga mananaliksik ang isang senaryong hindi na nagmumula sa mga lugar ng pagmimina ang mga larba. Nagmula sa mga hindi protektadong lugar sa labas ng mga sona ng pagmimina ang 81% ng natitirang mga larbang nanirahan, habang 19% naman ang nagmula sa mga protektadong lugar. Ipinakikita ng pagbabagong iyon kung bakit napakahalaga sa paggaling ng mga tirahang nasa labas ng mga itinalagang reserba.

Tinukoy ng pangkat ang 53 iminungkahing selda ng koridor, na bawat isa ay may sukat na 100 por 100 kilometro, upang maiugnay ang mga umiiral na reserba sa pamamagitan ng mga tirahang nasa pagitan ng mga ito. Magkakaroon ng kabuuang lawak na 530,000 kilometro kuwadrado ang mga ito.

Nakapagbigay ang pagprotekta sa mga selda ng 151 di-tuwirang ruta sa modelo at nagpalaki nang 406 na ulit sa paggalaw sa pagitan ng mga reserba. Tumaas ang proporsiyon ng mga partikulong pinakawalan mula sa mga protektadong lugar na nakarating sa isa pang protektadong lugar, mula humigit-kumulang isa sa bawat 5,556 hanggang isa sa bawat 14.

11% lamang ng iminungkahing lawak ng mga koridor ang nagsasapawan sa mga umiiral na sona ng kontrata. Sa senaryo ng paggambala, nagbigay ang pinalawak na network ng mga protektadong lugar ng 36% ng natitirang mga larbang nanirahan sa mga lugar ng pagmimina, kumpara sa 19% sa ilalim ng kasalukuyang kaayusan.

Sinuri ng modelo ang pagkawala ng mga pinagmumulan ng larba. Kailangan pang tasahin ang mga ulap ng sediment, ingay at iba pang epektong umaabot lampas sa mga hangganan ng pagmimina. Ang praktikal na ambag nito ay ang pagtukoy sa mga lugar kung saan makapagpapahusay sa mga ruta sa pagitan ng mga populasyon ang pagprotekta sa dagdag na tirahan.

Papalapit ang mga pasya habang nagpapatuloy ang mga pagsisiyasat

Saklaw na ngayon ng ebidensiya ang mga henetikong pagsisiyasat, modelo ng sirkulasyon ng karagatan at direktang pagsusuri sa lugar ng pagsubok sa pagmimina. Tinutugunan ng bawat isa ang ibang bahagi ng iisang pasya: ano ang maaaring mawala, paano kumakalat ang pinsala at saan maaaring magsimula ang paggaling.

Kabilang sa mahahalagang pangyayari at inanunsiyang susunod na hakbang ang:

• 2015: Sinimulan ng MiningImpact ang pag-aaral sa mga epekto sa kapaligiran ng posibleng pagmimina sa malalim na karagatan.
• Tagsibol ng 2021: Sinubukan ng Global Sea Mineral Resources ang pangkolekta nito sa Clarion-Clipperton Zone.
• 2023 at 2024: Nangolekta ang mga mananaliksik ng mga sampol ng sediment na ginamit sa pagsisiyasat sa mga virus.
• Ekspedisyong SO322: Sinisiyasat ng mga siyentipiko ang pamana ng pagsubok noong 2021 at mga posibleng ruta para muling manirahan ang mga organismo.
• Nobyembre 19, 2026: Nakatakdang isagawa ang dalawang bentahan ng lease sa sahig ng dagat sa karagatan sa labas ng American Samoa ng Estados Unidos, ayon sa inanunsiyong plano.

Ibang lokasyon sa Pasipiko ang tinutukoy ng panukala para sa American Samoa, hindi ang Clarion-Clipperton Zone. Mahigit 31 milyong acre ang pinagsamang lawak ng dalawang iminungkahing sona ng lease, at katabi ang mga ito ng Rose Atoll Marine National Monument. Tinutulan ni Gobernador Pulaali'i Nikolao Pula ang komersiyal na pagkuha ng mineral sa karagatan ng teritoryo.

Ipinakikita ng panukala ng Estados Unidos ang mas malawak na panggigipit na buksan ang mga deposito sa sahig ng Pasipiko habang nagpapatuloy ang mga pagsisiyasat sa ekolohiya. Sa Clarion-Clipperton Zone, nagbibigay ang bagong talaan ng mga virus ng kongkretong kasangkapan para sa pagtatasa sa kapaligiran: maaari nang maghanap ang mga mananaliksik ng pagbabago sa libu-libong dating hindi naitalang pangkat ng virus, kasabay ng mga pagbabago sa mga hayop, kimika ng sediment at mga ugnayan sa pagitan ng mga tirahan.

Para sa pagpaplano ng konserbasyon, itinuturo ng mga pag-aaral ang dalawang gawaing kailangang sabay na isulong. Kailangang maunawaan ng mga siyentipiko ang mga organismo at prosesong nagaganap sa isang bahagi ng sahig ng dagat, habang kailangang isaalang-alang ng mga regulator kung paano ito nakaugnay sa mga kalapit na lugar. Nakaaapekto sa una ang pag-aalis ng mga nodule; nakaaapekto naman sa ikalawa ang paggambala sa mga rutang ginagamit sa muling paninirahan ng mga organismo.

Mahahalagang Punto

• Natukoy ng mga mananaliksik ang 11,742 virus sa mga sediment ng Clarion-Clipperton Zone, kabilang ang 11,662 uri na hindi pa naitatala.
• Malamang na kaugnay ng bakterya at archaea ang karamihan sa mga ito at maaari nilang maimpluwensiyahan ang pag-ikot ng mga sustansiya at pagtugon sa mga metal.
• Maaaring maapektuhan ng paggambala sa sediment ang mga komunidad ng virus gayundin ang mga hayop na naninirahan sa mga nodule.
• Limang direktang ugnayan lamang sa 156 na posibleng ruta sa pagitan ng 13 protektadong lugar ang natukoy sa modelo ng sirkulasyon.
• Lubhang pinarami ng pagdaragdag ng 53 iminungkahing koridor ng tirahan ang mga ugnayan sa modelo.
• Sinusuri ng ekspedisyong SONNE ang mga epekto ng pagsubok sa pagmimina noong 2021 upang makatulong sa mga pagtatasa sa kapaligiran at regulasyon.