Mikrobi, kas dzīvo Yellowstone Nacionālā parka spilgti krāsainajos karstajos avotos, galvenokārt izmanto ūdeņradi, norāda Kolorādo Universitātes Bouldera pētnieki, kas norāda, ka dzīvnieki ļoti labi dzīvo ekstrēmās vidēs uz citām planētām un varētu uzlabot izpratni par baktērijām cilvēka ķermenī.
CU-Boulder biologu komanda, kuru vadīja profesors Normens Pace, viens no pasaules vadošajiem molekulārās evolūcijas un mikrobioloģijas ekspertiem, šonedēļ publicēja ziņojumu “Ūdeņradis un bioenerģētika Jeloustonas ģeotermālajā sistēmā” tiešsaistes izdevumā Proceedings of the National. Zinātņu akadēmija.
Komandas secinājumi, kas balstīti uz vairākus gadus ilgiem pētījumiem parkā, atspēko populāro ideju, ka sērs ir galvenais enerģijas avots sīkiem organismiem, kas dzīvo siltumnīcefekta īpašībās.
“Bija pārsteigts, ka ūdeņradis bija galvenais mikrobu enerģijas avots karstajos avotos,” sacīja Pace. “Šis projekts ir interesants arī mikrobioloģijas kontekstā, jo tā ir viena no retajām reizēm, kad mēs esam spējuši pētīt mikrobus, lai iegūtu informāciju par visu ekosistēmu. Tas nekad agrāk nav bijis iespējams. ”
Pētījums tika īpaši izstrādāts, lai noteiktu galveno metabolisma enerģijas avotu, kas virza mikrobu kopienas parka funkcijās ar temperatūru virs 158 grādiem pēc Fārenheita. Nav zināms, ka fotosintēze varētu notikt virs šīs temperatūras.
Trīs dažādu pavedienu kombinācija lika pētniekiem secināt, ka galvenais enerģijas avots ir ūdeņradis. Karsto avotu kopienās dzīvojošo mikrobu šķirņu ģenētiskā analīze atklāja, ka viņi visi kā enerģijas avotu dod priekšroku ūdeņradim. Viņi arī novēroja visuresošo H2 visos karstajos avotos tādā koncentrācijā, kas ir pietiekama mikrobu bioenerģētikai. Termodinamiskie modeļi, kas balstīti uz lauka datiem, apstiprināja, ka ūdeņraža metabolisms bija visiespējamākais kurināmā avots šajās vidēs.
“Šis darbs rada dažus interesantus saistītus jautājumus,” sacīja Džons Spīrs, ziņojuma galvenais autors. “Ūdeņradis ir visbagātākais elements Visumā. Ja citur ir dzīvība, varētu būt, ka ūdeņradis ir tā degviela, ”sacīja Spīrsa. “Mēs esam redzējuši pierādījumus par ūdeni uz Marsa un mēs zinām, ka uz Zemes ūdeņradi var ražot bioģenētiski fotosintēzes un fermentācijas ceļā vai nebioloģiski ģenētiski, ūdenim reaģējot ar dzelzi saturošiem iežiem. Iespējams, ka procesi, kas nav biogēni, rada ūdeņradi uz Marsa, un to varētu izmantot kāda mikrobu dzīvības forma, ”viņš sacīja.
Saskaņā ar Spīrsu ir daudz piemēru baktērijām, kas dzīvo ārkārtējā vidē - ieskaitot cilvēka ķermeni -, izmantojot ūdeņradi kā degvielu. "Jaunākie pētījumi liecina, ka Helicobacter pylori baktērijas, kas izraisa čūlas, dzīvo uz ūdeņraža kuņģa iekšpusē," sacīja Spīrsa. “Salmonella metabolizē ūdeņradi zarnās. Tas liek man brīnīties, cik daudz dažādu mikrobu veidu metabolizē ūdeņradi ekstremālā vidē. ”
Tā vietā, lai paļautos uz tradicionālajām mikrobioloģijas metodēm, kurās tiek izmantotas laboratorijā audzētās kultūras, CU-Boulder komanda izmantoja Pace izstrādāto metodoloģiju, lai ģenētiski analizētu mikrobu kopienas sastāvu tā, kā tas parādījās uz lauka. “Mēs neskatījāmies, kas aug kultūras traukā, mēs skatījāmies paraugu RNS tieši no lauka,” sacīja Spīrsa.
"Mēs nekad agrāk neesam zinājuši, kādi mikrobi dzīvoja Jeloustonas karstajos avotos, un tagad mēs to darām," sacīja Pace.
Datu vākšanai tika izmantots jauns instrumentu komplekts, no kuriem daži vēl nekad nebija savākti. “Neviens iepriekš nebija izmērījis ūdeņraža koncentrāciju karstajos avotos, jo šī tehnoloģija pastāvēja tikai pirms apmēram septiņiem gadiem. Tagad mēs varam noteikt ļoti zemas ūdeņraža koncentrācijas ūdenī, ”skaidroja Spīrsa.
"Karstajos avotos mēs atradām daudz ūdeņraža - tas ir bezgalīgs daudzums baktēriju," viņš teica. H2 daudzuma mērījumi ūdenī tika reģistrēti Jeloustonas karstajos avotos, strautos un ģeotermālās ventilācijas atverēs dažādās parka daļās un dažādos gadalaikos. Visās vidēs bija enerģijas metabolismam piemērotas koncentrācijas.
Komanda izmantoja datora radītus termodinamiskos modeļus, lai noskaidrotu, vai ūdeņradis patiešām ir galvenais enerģijas avots. "Yellowstone gaisā var smaržot sulfīds, un pieņemtā ideja bija, ka sērs ir enerģijas avots dzīvībai karstajos avotos," sacīja Spīrsa. Ne, saskaņā ar komandas datormodeļiem, kas balstīti uz ūdeņraža, sulfīda, izšķīdušā skābekļa koncentrācijas un citu faktoru mērījumiem uz lauka.
Spīrsa sacīja, ka ir grūti izpētīt mikrobu ekosistēmu. “Mums ir pietiekami grūti izskaidrot, piemēram, mežā notiekošo ar visām savstarpēji savienotajām sistēmām. Mēs pat neredzam mikrobu sistēmu. ”
Paraugu ņemšana bija bīstama un delikāta darbība. Lai precīzi analizētu karstā avota visu mikrobu kopienu, Spīrsai bija jāsavāc tikai apmēram tikpat daudz materiālu kā zīmuļu dzēšgumija. Nosēdumu paraugi tika iesēti īpašos paraugu flakonos un tūlīt sasaldēti šķidrā slāpekļa tvertnēs, lai saglabātu mikrobu kopienu.
Avotos, kur nebija nogulumu, Spears vāca planktonisko organismu paraugus, pakarinot ūdenī stikla priekšmetstikliņu un ļaujot mikrobiem uzkrāties. “Baktērijas ir gluži kā mēs. Viņiem patīk būt kopā, viņiem patīk būt piestiprinātiem pie kādas virsmas un viņiem patīk, ja viņiem tiek atvests ēdiens - šajā gadījumā izšķīdināts ūdeņradis. ”
Spīrsa paskaidroja, ka karsto avotu krāsas ir mijiedarbības rezultāts starp minerāliem un mikrobiem, kas dzīvo baseinos. Karstāks ūdens parasti parāda krāsas no minerālvielām, un vēsāks ūdens uzņem fotosintētisko pigmentu saimniekus.
"Balstoties uz to, ko esmu redzējis šajā analīzē, es domāju, ka ūdeņradis, iespējams, ļoti daudzu dzīvi ietekmē daudzās vidēs," sacīja Spīrsa. “Tā ir daļēja spekulācija, taču, ņemot vērā baktēriju skaitu un veidu, kas metabolizē ūdeņradi, tā, iespējams, ir ļoti sena metabolisma forma.
Tas ir svarīgi, jo tas mums stāsta par dzīves vēsturi uz Zemes, ”viņš teica. “Un, ja tas darbojas šādi uz Zemes, tas, iespējams, notiks citur. Kad paskatās uz zvaigznēm, Visumā ir daudz ūdeņraža. ”
Sākotnējais avots: UCB ziņu izlaidums
