Dodano: 28 stycznia 2022r.

Naukowcy odkryli mikroby żyjące głęboko pod dnem morskim w temperaturze 120 st. C

W osadach wydobytych u wybrzeży Japonii z głębokości około 1,2 kilometra pod dnem morskim, gdzie temperatura dochodzi do 120 stopni Celsjusza, naukowcy znaleźli doskonale prosperujące drobnoustroje. Odkrycie to pokazuje, że życie może przetrwać wyższe temperatury i jest obecne na większych głębokościach, niż do tej pory sądziliśmy.

Naukowcy odkryli mikroby żyjące głęboko pod dnem morskim w temperaturze 120 st. C

 

Od odkrycia w połowie lat 90. biosfery znajdującej się głęboko pod dnem morskim naukowcy badali warunki, w jakich organizmy rozwijają się w tym odizolowanym i generalnie pozbawionym pożywienia środowisku. Zastanawiali się, jakie warunki wyznaczają granice istnienia życia. W 2016 roku międzynarodowa grupa naukowców wyruszyła w morze na pokładzie japońskiego statku Chikyu, by dokładniej scharakteryzować biosferę. Podczas wyprawy pobrano próbki z otworu wiertniczego wydrążonego około 125 kilometrów od wybrzeży Japonii w rowie Nankai.

Na głębokości około 1,2 km pod dnem morskim uczeni natknęli się na małą, ale bardzo aktywną społeczność drobnoustrojów. Wraz z głębokością oraz ciśnieniem gwałtownie wzrasta też temperatura. Według badaczy, temperatura na samym końcu pobranego przez nich rdzenia osadów wynosiła 120 stopni Celsjusza, a mimo to znalezione mikroby doskonale prosperowały w takich warunkach. Nowe odkrycia rzucają światło na strategie przetrwania organizmów żyjących w tym trudnym środowisku.

Wyniki badań ukazały się na łamach pisma „Nature Communications” (DOI: 10.1038/s41467-021-27802-7).

Życie w temperaturze 120 st. C

- Życie wydaje się być wszędzie. Spekulowałabym, że wszędzie tam, gdzie jest energia, którą mogą wykorzystać mikroorganizmy, życie znajdzie sposób - mówi Tina Treude z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles. Możliwe, że życie istnieje w jeszcze wyższych temperaturach. - Jedynym sposobem, aby się tego dowiedzieć, jest jeszcze głębsze wiercenie – dodaje. Jednak w dotychczasowych eksperymentach laboratoryjnych nie znaleziono żadnych drobnoustrojów, które rozwijałyby się powyżej 122 st. C.

Dno morskie na terenie, gdzie wiercili naukowcy, znajduje się około cztery kilometry pod powierzchnią wody, a próbki zawierały osady, które miały nawet 50 milionów lat. Naukowcy określili liczbę mikrobów w tych osadach i zmierzyli tempo ich metabolizmu za pomocą bardzo czułych pomiarów produkcji metanu i redukcji siarczanów. Odkryli, że tempo metabolizmu tych mikrobów było niezwykle wysokie jak na tak głęboką biosferę, zwłaszcza, że w płytszych osadach, gdzie jest znacznie chłodniej i życie jest bardziej obfite, metabolizm żyjących tam drobnoustrojów jest znacznie wolniejszy.

Temperatura 120 st. C. wyrządza komórkom wiele szkód, więc drobnoustroje potrzebują intensywnego metabolizmu, aby wytworzyć wystarczającą ilość energii do naprawienia tych uszkodzeń.

- To wyścig o przeżycie - mówi Treude. - Energia wymagana do naprawy uszkodzeń termicznych gwałtownie wzrasta wraz z temperaturą, a większość tej energii jest prawdopodobnie niezbędna do przeciwdziałania ciągłym zmianom aminokwasów i utracie funkcji białek – zaznacza Treude.

Jak przetrwać w takich warunkach?

Wykrycie aktywności metabolicznej drobnoustrojów w osadach zawierających mniej niż 500 komórek na centymetr sześcienny, czyli o siedem rzędów wielkości mniej niż w przeciętnym osadzie powierzchniowym, nie jest wcale łatwe. - Pracowaliśmy w wyjątkowo kontrolowanych, sterylnych warunkach i przeprowadziliśmy dużą liczbę eksperymentów kontrolnych jednocześnie z inkubacjami próbek – mówi Florian Schubert z Niemieckiego Centrum Badawczego Nauk o Ziemi, który przeprowadził analizy w ramach swojego doktoratu. - Inkubowaliśmy nawet osady wysterylizowane promieniowaniem gamma, a także płyn wiertniczy z wywierconego otworu, aby wykryć wszelkie potencjalne reakcje niebiologiczne lub aktywność drobnoustrojów wywołaną zanieczyszczeniem – dodaje Jens Kallmeyer.

Wysoka aktywność na komórkę reduktorów siarczanowych i metanogenów w najgłębszych i najcieplejszych osadach jest najwyraźniej napędzana przez wodór i octan z osadów. - Octan, który jest małą cząsteczką organiczną występującą również w occie, jest szczególnie interesujący jako potencjalne źródło pożywienia – mówi Verena Heuer z MARUM w Niemczech. - Octan osiąga stężenie ponad 10 mmol na litr w wodzie wypełniającej pory skalne, co jest wyjątkowo wysokie w przypadku osadów morskich – dodaje.

Życie na innych planetach?

Dla Bo Barkera Jørgensena z Aarhus University, który jest jednym z pionierów badań głębokiej biosfery, odkrycia te są fascynujące. Przede wszystkim dlatego, że z dotychczasowych badań głębokiej biosfery wynika, że zamieszkujące ją drobnoustroje generalnie spowalniają swój metabolizm, a tutaj jest odwrotnie.

- Z dotychczasowych odkryć wynika, że drobnoustroje w głębokiej biosferze są niezwykle ospałą społecznością, która powoli obgryza ostatnie szczątki zakopanej materii organicznej sprzed miliona lat. Ale głęboka biosfera jest pełna niespodzianek. Znalezienie życia rozwijającego się z tak wysokim tempem metabolizmu w tak wysokich temperaturach pod dnem morskim pobudza naszą wyobraźnię o tym, jak życie mogłoby ewoluować lub przetrwać w podobnych środowiskach poza Ziemią – podkreśla Jørgensen.

Nie jest jasne, czym są te ciepłolubne mikroby, ponieważ zespół nie był w stanie zsekwencjonować ich DNA. Nie jest też jasne, w jaki sposób znalazły się w osadach. Zanim osady dotarły na obecną głębokość, było to znacznie chłodniejsze środowisko. Uczeni uważają, że kilka drobnoustrojów mogło być obecnych podczas ich osadzania się i mogły one w jakiś sposób przetrwać, dopóki temperatura nie zaczęła rosnąć, gdy osady schodziły coraz niżej.

 

Źródło: University of California, Los Angeles, fot. PxHere