W jaskiniach wulkanicznych na Hawajach naukowcy odkryli tysiące nieznanych gatunków bakterii. Te podziemne struktury są niemal pozbawione światła słonecznego i obecne są w nich toksyczne minerały i gazy. Jednak drobnoustroje są tam powszechne.
Nowe badania pokazują, że jaskinie wulkaniczne na Hawajach są zasiedlone przez liczne bakterie, z których wiele było dotąd nieznanych nauce. W jaskiniach i kominach geotermalnych naukowcy odkryli zaskakującą różnorodność mikrobiologicznego życia, które bytuje w toksycznym środowisku i potrafi obejść się bez światła słonecznego.
Wyniki i opis badań ukazały się w czasopiśmie „Frontiers in Microbiology” (DOI: 10.3389/fmicb.2022.934708).
Naukowcy z University of Hawaii w Mānoa zebrali dziesiątki próbek mat mikrobiologicznych znalezionych w wulkanicznych jaskiniach, w tym z aktywnych otworów geotermalnych, w latach 2006-2009, a następnie ponownie w latach 2017-2019.
Kiedy zsekwencjonowali próbki w celu identyfikacji drobnoustrojów, okazało się, że nie byli w stanie dopasować wyników do znanych rodzajów lub gatunków, a przynajmniej nie ze 100 proc. pewnością. „Sugeruje to, że jaskinie i fumarole są niedostatecznie zbadanymi, zróżnicowanymi ekosystemami” – piszą autorzy w publikacji.
Zgodnie z oczekiwaniami, miejsca geotermalnie aktywne charakteryzowały się mniejszą różnorodnością mikrobiologiczną i mniejszą liczebnością drobnoustrojów, prawdopodobnie ze względu na surowe warunki. Ale w miejscach, gdzie występują najbardziej ekstremalne warunki, także znaleziono społeczności bakterii, które wykazywały między sobą złożone interakcje.
Jednym z najciekawszych odkryć była grupa bakterii znana jako Chloroflexi. Naukowcy wyjaśniają, że bakterie z tej gromady wydają się służyć jako huby - organizmy, które odgrywają dużą rolę we współzależnej sieci różnych gatunków drobnoustrojów. Oznacza to, że są powiązane z wieloma innymi gatunkami i zwykle odgrywają kluczową rolę ekologiczną w społeczności. Niewiele jednak wiadomo o tych mikrobach. Naukowcy mają nadzieję, że w dalszych badaniach ujawnią rolę, jaką odgrywają w tych ekstremalnych środowiskach.
Chloroflexi, a także inny organizm o podobnej roli, zwany Acidobacteria, znaleziono w prawie wszystkich lokalizacjach, co podkreśla, jak ważne są one dla szerszego systemu. Jednak nadal nie jest jasne, z czym tak naprawdę wiąże się ich „praca”.
- To badanie wskazuje na możliwość, że bardziej starożytne linie bakterii, takie jak Chloroflexi, mogą mieć ważne ekologiczne zadania – mówi dr Rebecca Prescott z NASA Johnson Space Center i University of Hawaiʻi w Mānoa. - Chloroflexi to niezwykle zróżnicowana grupa bakterii, pełniąca wiele różnych ról w wielu różnych środowiskach, ale nie są one dobrze zbadane, więc nie wiemy, co robią w tych społecznościach. Niektórzy naukowcy nazywają takie grupy „mikrobiologiczną ciemną materią” – niewidocznymi lub niezbadanymi mikroorganizmami w przyrodzie – dodaje.
Tam, gdzie panowały najtrudniejsze warunki, była mniejsza różnorodność drobnoustrojów, jednak, ku zaskoczeniu naukowców, interakcje w tych społecznościach wydawały się bardziej złożone niż w lokalizacjach o większej różnorodności.
- To prowadzi do pytania, czy ekstremalne środowiska pomagają tworzyć bardziej interaktywne społeczności drobnoustrojów, w których mikroorganizmy są bardziej od siebie zależne? A jeśli tak, to co takiego w ekstremalnych środowiskach pomaga to realizować? - wskazuje Prescott.
Chociaż Chloroflexi oraz Acidobacteria były obecne niemal we wszystkich badanych lokalizacjach, to nie były to najliczniej występujące mikroby w wulkanicznych jaskiniach. Do tych należały bakterie z grupy Oxyphotobacteria i Actinobacteria, ale nie spełniały one roli huba, co sugeruje, że ich rola może być mniej istotna dla ogólnej struktury społeczności.
- Ogólnie rzecz biorąc, praca ta pomaga zilustrować, jak ważne jest badanie drobnoustrojów we wspólnej hodowli, a nie hodowanie ich w pojedynkę. W świecie przyrody drobnoustroje nie rozwijają w izolacji. Zamiast tego rosną, żyją i wchodzą w interakcje z wieloma innymi mikroorganizmami w morzu sygnałów chemicznych od tych innych drobnoustrojów. To może zmienić ich ekspresję genów, wpływając na ich pracę w społeczności - zaznacza Prescott.
Odkrycia te mogą mieć wpływ na poszukiwania starożytnego życia na Marsie. W ostatnich latach bytujące pod powierzchnią drobnoustroje cieszą się dużym zainteresowaniem ze strony naukowców, ponieważ, jak uważają badacze, żyją w środowiskach bardzo podobnych do tych na Marsie.
Uczeni podkreślają, że badane jaskinie wulkaniczne i kominy geotermalne są podobne do tych, które kiedyś istniały na Czerwonej Planecie i na wczesnej Ziemi, a współistniejące tam społeczności bakteryjne dostarczają wskazówek na temat tego, jak życie może dać sobie radę w ekstremalnych środowiskach.
Źródło: Science Alert, Frontiers in Microbiology, fot. Kenneth Ingham
