Drobnoustroje żyjące w osadach pod dnem morskim są w stanie przetrwać niewyobrażalnie długo i to przy rozpaczliwie małej ilości składników odżywczych. Dowiódł tego japońsko-amerykański zespół naukowców. Badając próbki osadów zebranych z dna morskiego uczonym udało się ożywić mikroby, które hibernowały od czasów panowania dinozaurów.
By lepiej zrozumieć miniony klimat, tektonikę i ekosystem głębin morskich naukowcy zbierają próbki osadów spod dna morskiego. W osadach tych, liczących nawet 100 milionów lat, badacze znaleźli mikroby, które okazały się być uśpione, a nie martwe.
W nowych badaniach opublikowanych w piśmie „Nature Communications” naukowcy dowiedli, że w odpowiednich warunkach i przy odpowiedniej pożywce starożytne drobnoustroje z osadów mogą ożyć i się rozmnażać.
- Naszym głównym pytaniem było, czy życie może istnieć w środowisku o ograniczonej zawartości składników odżywczych, czy też jest to strefa bez życia - powiedział główny autor artykułu, Yuki Morono z JAMSTEC (Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology). - Chcieliśmy też wiedzieć, jak długo mikroby mogą przetrwać prawie bez pożywienia – dodał.
Grupa badaczy z JAMSTEC, University of Rhode Island (URI) Graduate School of Oceanography, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, Kochi University oraz z Marine Works Japan zebrała próbki osadów 10 lat temu podczas wyprawy do części oceanu o najniższej produktywności biologicznej i najmniejszej ilości dostępnych składników odżywczych, które zasilają morską sieć pokarmową. To miejsce to tzw. Wir Południowego Pacyfiku lub Wir Południowopacyficzny (South Pacific Gyre) – pozornie martwa strefa leżąca na wschód od Australii.
Na dnie morskim znajdują się warstwy osadów składające się ze szczątków organicznych stale pozyskiwanych z powierzchni morza, pyłów i cząstek unoszonych przez prądy oceaniczne. Naukowcy nazywają je morskim śniegiem, a małe formy życia, takie jak mikroby, zostają w nim uwięzione i trafiają do warstw osadów.
Podczas wyprawy badawczej sprzed 10 lat na pokładzie statku JOIDES Resolution uczeni wwiercili się w dno tej morskiej pustyni na głębokość około 75 metrów. To prawie sześć kilometrów pod powierzchnią oceanu. Dzięki temu pozyskali osady z okresu od 13 milionów do prawie 102 milionów lat temu.
W wydobytych rdzeniach uczeni odkryli obecność tlenu, co sugeruje, że jeśli osady morskie gromadzą się powoli na dnie, w tempie nie większym niż metr lub dwa na milion lat, to tlen do nich przeniknie. Takie warunki pozwalają mikroorganizmom tlenowym, czyli tym, które do życia potrzebują tlenu, przetrwać naprawdę bardzo długo.
Uczeni chcieli sprawdzić, czy znalezione w osadach spod dna morskiego drobnoustroje da się jakoś skłonić do aktywności. Dzięki dopracowanym procedurom laboratoryjnym naukowcy pod kierunkiem Morono inkubowali próbki, aby nakłonić mikroby do wzrostu. Okazało się, że te zamiast stać się skamieniałymi pozostałościami życia, przeżyły i były zdolne do wzrostu i podziału.
- Wiedzieliśmy, że istnieje życie w głęboko zdeponowanych osadach w pobliżu kontynentów, gdzie jest dużo zakopanej materii organicznej. Ale odkryliśmy, że życie rozciąga się w głębokim oceanie znacznie dalej - powiedział Steven D'Hondt z URI Graduate School of Oceanography, współautor badania.
Starożytne drobnoustroje otrzymały zastrzyk nowego tlenu i były karmione substancjami zawierającymi węgiel i azot. Mikroby były gotowe do wzrostu, gdy tylko otrzymały odpowiednie pożywienie. Nawet z najstarszych próbkach osadów naukowcom udało się ożywić do 99 procent pierwotnej społeczności drobnoustrojów.
Morono był początkowo zaskoczony wynikami. - Na początku byłem sceptyczny, ale odkryliśmy, że około 99,1 proc. drobnoustrojów w osadzie zdeponowanym 101,5 miliona lat temu wciąż żyje i jest głodna – powiedział.
Po blisko 70 dniowej inkubacji liczebność drobnoustrojów wzrosła czterokrotnie. - To pokazuje, że nie ma ograniczeń dla życia w starych osadach światowego oceanu - powiedział D'Hondt. - Nawet w najstarszym osadzie, który pozyskaliśmy, przy najmniejszej ilości pożywienia, wciąż są żywe organizmy, które mogą się obudzić, rosnąć i rozmnażać się – dodał.
Biorąc pod uwagę tak daleki niedobór składników odżywczych, te drobnoustroje spowolniły swoją aktywność życiową do minimum, aby żyć wyjątkowo powolnym życiem, z powolnym metabolizmem i bardzo powolną szybkością ewolucji.
- Życie drobnoustrojów na dnie morza jest bardzo powolne w porównaniu z życiem na powierzchni, więc ewolucyjna prędkość tych drobnoustrojów będzie wolniejsza. Chcemy zrozumieć, jak ewoluowały te starożytne mikroby. To badanie pokazuje, że dno morskie jest doskonałą lokalizacją do badania granic życia na Ziemi – zaznaczył Morono.
- Uważamy, że społeczność tych drobnoustrojów istnieje tam od 100 milionów lat, z nieznaną liczbą pokoleń. Ponieważ energia drobnoustrojów osadowych znajdujących się pod dnem morza jest ledwo wystarczająca do naprawy molekularnej, liczba pokoleń może być niewyobrażalnie niska - wyjaśnił D'Hondt.
Kiedyś zakładano, że życie może przetrwać zaledwie kilka metrów pod dnem morskim, w pobliżu krawędzi kontynentu, gdzie można znaleźć dużo materii organicznej. Jednak naukowcy pokazują, że życie pod dnem morskim jest znacznie bardziej zróżnicowane i jeszcze bardziej fascynujące.
Źródło: University of Rhode Island, fot. JAMSTEC. Na zdjęciu obraz z mikroskopu fluorescencyjnego inkubowanych próbek. Na zielono wybudzone drobnoustroje.
