Kolorado universiteto Boulderio tyrinėtojai teigia, kad ryškiai spalvotų geltonųjų Jeloustouno nacionalinio parko karštųjų versmių mikrobai gyvena kurui. Remiantis Kolorado universiteto Boulderio tyrinėtojais, teigiama, kad gyvūnai ekstremalioje aplinkoje gyvena kitose planetose ir gali padėti suprasti bakterijas žmogaus organizme.
CU-Boulder biologų komanda, vadovaujama profesoriaus Normano Pace'o, vieno iš pirmaujančių pasaulio molekulinės evoliucijos ir mikrobiologijos ekspertų, šią savaitę paskelbė savo pranešimą „Vandenilis ir bioenergetika Jeloustouno geoterminėje sistemoje“ internetiniame leidinyje „Proceedings of the National“. Mokslų akademija.
Komandos išvados, pagrįstos kelerius metus trukusiais parko tyrinėjimais, paneigia populiarią mintį, kad siera yra pagrindinis mažų organizmų, gyvenančių šilumoje, energijos šaltinis.
„Buvo nustebęs atradimas, kad vandenilis yra pagrindinis energijos šaltinis mikrobams karštuose šaltiniuose“, - teigė Pace'as. Šis projektas taip pat įdomus mikrobiologijos kontekste, nes tai vienas iš nedaugelio atvejų, kai mes galėjome tirti mikrobus, kad gautume informacijos apie visą ekosistemą. Tai niekada anksčiau nebuvo įmanoma “.
Tyrimas buvo specialiai sukurtas siekiant nustatyti pagrindinį metabolinės energijos šaltinį, kuris skatina mikrobų bendruomenes parko vietose, kai temperatūra aukštesnė nei 158 laipsniai Fahrenheito. Nežinoma, kad fotosintezė vyktų aukščiau tos temperatūros.
Trijų skirtingų įkalčių derinys tyrėjams padarė išvadą, kad vandenilis buvo pagrindinis energijos šaltinis. Genetinė karštųjų šaltinių bendruomenėse gyvenančių mikrobų veislių analizė parodė, kad visos jos renkasi vandenilį kaip energijos šaltinį. Jie taip pat stebėjo visur esantį H2 visuose karštuose šaltiniuose, kurių koncentracija buvo pakankama mikrobų bioenergetikai. Lauko duomenimis pagrįsti termodinaminiai modeliai patvirtino, kad greičiausias degalų šaltinis šioje aplinkoje yra vandenilio apykaita.
„Šis darbas pateikia keletą įdomių susijusių klausimų“, - sakė John Spear, pagrindinis pranešimo autorius. Vandenilis yra gausiausias elementas visatoje. Jei kur nors kitur yra gyvybė, gali būti, kad vandenilis yra jo kuras “, - teigė Spear. „Mes matėme vandens Marso vandenyje įrodymų ir žinome, kad Žemėje vandenilis gali būti gaminamas biogenetiškai fotosintezės ir fermentacijos būdu arba ne biogenetiniu būdu, vandeniui reaguojant su geležį turinčia uoliena. Gali būti, kad nebigeniniai procesai gamina vandenilį Marse ir kad tam gali pasitarnauti kai kurios mikrobų gyvybės formos “, - sakė jis.
Pasak Spear, yra daugybė bakterijų, gyvenančių ekstremalioje aplinkoje - įskaitant ir žmogaus kūną - pavyzdžių, naudojant vandenilį kaip kurą. „Naujausi tyrimai parodė, kad Helicobacter pylori bakterijos, kurios sukelia opas, gyvena vandeniliu skrandžio viduje“, - sakė Spear. „Salmonella metabolizuoja vandenilį žarnyne. Mane verčia susimąstyti, kiek įvairių rūšių mikrobų metabolizuoja vandenilį ekstremalioje aplinkoje. “
Užuot pasikliavusi tradiciniais mikrobiologijos metodais, naudojančiais laboratorijoje užaugintas kultūras, CU-Boulder komanda naudojo Pace sukurtą metodiką, norėdama genetiškai išanalizuoti mikrobų bendruomenės sudėtį, kokia ji pasirodė lauke. „Mes nežiūrėjome į tai, kas auga kultūros inde, mes žiūrėjome į mėginių RNR tiesiai iš lauko“, - sakė Spear.
„Mes niekada anksčiau nežinojome, kokie mikrobai gyveno Jeloustouno karštuosiuose šaltiniuose, ir dabar mes tai darome“, - teigė Pace'as.
Duomenims rinkti buvo naudojamas naujas instrumentų rinkinys, iš kurių kai kurie anksčiau nebuvo renkami. „Niekas anksčiau nebuvo matavęs vandenilio koncentracijos karštuose šaltiniuose, nes ši technologija egzistavo tik prieš maždaug septynerius metus. Dabar vandenyje galime aptikti labai žemas vandenilio koncentracijas “, - aiškino Spear.
„Karštuose šaltiniuose radome daug vandenilio - begalinis tiekimas bakterijoms“, - sakė jis. H2 kiekio matavimai vandenyje buvo registruojami Jeloustouno karštuosiuose šaltiniuose, upeliuose ir geoterminėse angose skirtingose parko vietose ir skirtingais metų laikais. Visos aplinkos koncentracijos buvo tinkamos energijos apykaitai.
Komanda naudojo kompiuteriu sukurtus termodinaminius modelius, kad išsiaiškintų, ar vandenilis iš tikrųjų buvo pagrindinis energijos šaltinis. „Jeloustouno ore galite užuosti sulfidą, ir buvo priimta mintis, kad siera yra energijos šaltinis karštose versmėse“, - sakė Spear. Ne taip, remiantis komandos kompiuteriniais modeliais, sukurtais atliekant vandenilio, sulfido, ištirpusio deguonies koncentracijos ir kitų veiksnių matavimus lauke.
Spear sakė, kad buvo sunku ištirti mikrobų ekosistemą. „Mums yra pakankamai sunku paaiškinti, kas vyksta miške, pavyzdžiui, su visomis susipynusiomis sistemomis. Mes net negalime pamatyti mikrobų sistemos “.
Mėginių paėmimas buvo pavojinga ir subtili operacija. Norint tiksliai išanalizuoti visą karšto šaltinio mikrobų bendruomenę, „Spear“ reikėjo surinkti tik tiek medžiagos, kiek pieštuko trintuką. Nuosėdų mėginiai buvo sudedami į specialius mėginių buteliukus ir nedelsiant užšaldomi skysto azoto indeliuose, kad būtų išsaugota mikrobų bendruomenė.
Šaltiniuose, kur nebuvo nuosėdų, Spear rinko planktoninių organizmų pavyzdžius, pakabindamas stiklinę stiklinę vandenyje ir leisdamas kauptis mikrobams. „Bakterijos yra tokios pat kaip mes. Jiems patinka būti kartu, jiems patinka būti pritvirtintiems prie paviršiaus ir jiems patinka, kad jiems bus atneštas maistas - šiuo atveju ištirpintas vandenilis. “
Spear paaiškino, kad karštųjų versmių spalvos yra mineralų ir baseinuose esančių mikrobų sąveikos rezultatas. Karštesnis vanduo paprastai parodo spalvas nuo mineralų, o vėsesnis vanduo priima fotosintetinius pigmentus.
„Remdamasis tuo, ką mačiau šioje analizėje, aš manau, kad vandenilis tikriausiai nušviečia daug gyvenimo daugybėje aplinkų“, - teigė Spear. „Tai iš dalies spekuliacija, tačiau, atsižvelgiant į bakterijų, kurios metabolizuoja vandenilį, skaičių ir rūšis, tai greičiausiai yra labai sena metabolizmo forma.
Tai svarbu, nes pasakoja mums apie gyvenimo Žemėje istoriją “, - sakė jis. „Ir jei jis Žemėje veikia tokiu būdu, greičiausiai tai įvyks kitur. Kai pažvelgi į žvaigždes, visatoje yra daug vandenilio. “
Originalus šaltinis: UCB naujienų leidinys
