Ako sa darí životu v „hlbokej biosfére“ napriek teplotám, ktoré by ľudí usmažili

Vedecká expedícia v 2016 odhalil podpovrchový biotop, v ktorom boli nájdené mikróby žijúce pri teplotách blížiacich sa 250 stupňom Fahrenheita. Teraz, a odhaľuje následná štúdia ako táto pozoruhodná mikrobiálna komunita dokáže poraziť teplo.

Vysoká rýchlosť metabolizmu umožňuje život mikroorganizmom žijúcim v sedimentoch pochovaných hlboko pod morským dnom. výskumu publikované v Nature Communications. Štúdia, ktorú vedie morská geomikrobiologička Tina Treude z Kalifornskej univerzity v Los Angeles, vrhá podpovrchové mikróby do nového svetla a ukazuje, že niektoré z nich sú prekvapivo aktívne a schopné prosperovať v hlbokých a horúcich podmienkach.

„Vždy sme zisťovali, že mikróby v hlbokej biosfére sú extrémne pomalá komunita, ktorá pomaly okusuje posledné zvyšky miliónov rokov starej, pochovanej organickej hmoty. Ale hlboká biosféra je plná prekvapení,“ povedal Bo Barker Jørgensen, mikrobiológ z Aarhus University v Dánsku v tlačovej správe Kalifornskej univerzity. „Nájsť život prosperujúci s vysokou rýchlosťou metabolizmu pri týchto vysokých teplotách v hlbokom morskom dne podporuje našu predstavivosť o tom, ako by sa život mohol vyvíjať alebo prežiť v podobných prostrediach na planetárnych telesách mimo Zeme.“

V e-maile Virginia Edgcomb, geologička z oceánografickej inštitúcie Woods Hole, ktorá nebola zapojená do novej štúdie, uviedla, že je nadšená výskum, pretože ukazuje, že „nemôžeme predpokladať, že mikrobiálne aktivity sú bezvýznamné len kvôli hĺbke pod morským dnom alebo extrémnym teplotám“, najmä keď „sú dostupné dostatočné zdroje uhlíka a energie“.

V tomto prípade boli požadované zdroje uhlíka a energie nájdené v subdukčnej zóne Nankai Trough v Japonsku. Pred siedmimi rokmi vedecká expedícia vedená tým istým tímom navŕtala 3930 kusov stôp (1200 metrov) pod morským dnom, vyťahujúc vzorky morských sedimentov a dôkazy o extrémofilných mikróboch. Oni urobil tak, aby preskúmal teplotný limit biosféry hlbokého podmorského dna a rozsah, v akom by sa život mohol nachádzať v tomto extrémnom biotope. Neuveriteľne, oni nájdené malá komunita mikróbov, ktorá sa zdalo, že prosperuje napriek teplotám dosahujúcim 250 stupňov F (120 stupňov C). Pre výskumníkov to nebolo úplne zrejmé ako to bolo možné, čo podnietilo ďalšie štúdium.

Pre nové vyšetrovanie Treude a jej kolegovia vykonali experimenty s rádioaktívnym indikátorom na meranie rýchlosti metabolizmu mikróbov, ktoré robili vo vysoko sterilných podmienkach, aby zabránili kontaminácii. Toto nebolo ľahké, vzhľadom na nízku hustotu populácie mikróbov; v každom kubickom centimetri sedimentu bolo prítomných menej ako 500 buniek. Tým urobili aj špeciálne ustanovenia k enistý, že pozorované rýchlosti metabolizmu boli v laboratóriu rovnaké ako v prirodzenom prostredí mikróbov.

Táto práca viedla k objavu rýchleho metabolizmu mikroskopov, čo je podľa vedcov to, čo im umožňuje prežiť takéto extrémne podmienky., Vedci sa domnievajú, že vysoké rýchlosti metabolizmu sú nevyhnutnosťou, umožňuje mikróbom opraviť bunky poškodené teplom.

„Energia potrebná na opravu tepelného poškodenia bunkových komponentov sa prudko zvyšuje s teplotou a väčšina tejto energie je pravdepodobne potrebná na to, aby pôsobila proti neustálej zmene aminokyselín a strate funkcie proteínov,“ povedal Treude.

V rovnakej dobe, mikróby majú dostatočný prístup k živinám dodávaným zahrievaním organických materiálov, konkrétne vodíka a acetátu z vody presakujúcej cez more sediment.

Nové pozorovania sa „mnohým môžu zdať kontraintuitívne, a to, že bunky žijúce blízko tepelných limitov života na tomto mieste a tak hlboko pod morským dnom, kde by sme očakávali, že sa sotva dožijú existencie, sú v skutočnosti veľmi aktívne. “ povedal Edgcomb. Ale ich vysoká miera aktivity je z veľmi zaujímavého dôvodu: „Aby boli schopní poskytnúť dostatok energie na opravu poškodenia tepelných buniek, aby mohli prežiť,“ dodala.

Jennifer Biddle, docentka na University of Delaware, ktorá nie je pridružená k výskumu, v e-maile uviedla, že nová práca „vyzerá dobre vykonaná“ a „pekne komplimenty“. už existujúce dielo vykazujúce zmeny mikrobiálnych spoločenstiev a zvýšenie bunkového deleniaión keď sa teplota sedimentu zvýši. Argumentom prezentovaným v novom dokumente je, že bunky sa naštartujú až vtedy, keď sú už pochované – čo je zistenie, ktoré súhlasí s nedávnymi výskumu spoluautorka Biddle, ktorá demonštruje, že „keď bunky nájdu svoje ‚šťastné miesto‘ v podpovrchu, majú dostatok sily na rast,“ povedala.,

Jedno obmedzeniepovedal Biddle, je to tak výskumníci opísali mikrobiálnu aktivitu ale neuviedli žiadne mená ani neidentifikovali príslušné mikróby. Povedala: „Bolo by skvelé vedieť, kto tam je, takže by sme mohli ešte lepšie odhadnúť, ako rýchlo môžu ísť,“ dodal, že by tiež bolo dobré „kultivovať niektoré z týchto podpovrchových línií, aby sme otestovali ich teplotné rozsahy a ako sa mohli prispôsobiť tomuto prostrediu.“

Je zaujímavé, že tieto mikróby z podmorského dna sa približujú k tepelným hraniciam života, ako ho poznáme, ale niektorí vedci si myslia, že mikróby môžu prežiť v ešte teplejších prostrediach. Znie to, že nabudúce musíme ísť trochu hlbšie, ako ešte extrémnejšie mikróby môžu stále čakať na nájdenie.

Viac, Staroveké mikróby ožívajú po 100 miliónoch rokov pod morským dnom,