Znajdź zawartość

Bakterie tlenowe żyjące na dnie morza tworzą mikroskopijne "linie energetyczne". Oznacza to, że najprawdopodobniej komunikują się one, przesyłając w tę i z powrotem elektrony. Lars Peter Nielsen, mikroekolog z Aarhus University, zastanawiał się, jak radzą sobie bakterie tlenowe z dna morza. Lokując się na szczycie wielu warstw osadów, mają dostęp do tlenu, ale już nie do cennych minerałów, znajdujących się ok. centymetra pod powierzchnią. Te mikroby, które żyją w dnie, mają co jeść, ale brakuje im tlenu. Jak więc jednym i drugim udało się przetrwać? By to sprawdzić, Duńczycy zaplanowali ciekawy eksperyment. Pobrali próbki z dna morskiego w zatoce Aarhus i okolicach. Następnie przenieśli je do zlewek i zaczęli usuwać z wody tlen. Gdyby bakterie rzeczywiście parały się barterem, te żyjące pod powierzchnią osadów powinny stopniowo zauważyć, że dostawy tlenu zanikają. Wtedy w odpowiedzi pojawiłyby się zmiany chemiczne, które można by wyłapać za pomocą czujników. Tyle teoria, w praktyce okazało się jednak, że zmiany zachodziły błyskawicznie, nie stopniowo. Niemal natychmiast, gdy mikroekolodzy zabrali się do usuwania tlenu, bakterie zamieszkujące muł przestały przetwarzać siarkowodór. Oznacza to, że zahamowanie procesu metabolicznego stanowiło odpowiedź na zmiany wykryte w oddalonym od nich środowisku. Naukowcy zauważyli też błyskawiczną zmianę pH wody. Jako że zmiany były tak szybkie, nie mogły być wynikiem wymiany chemicznej czy procesu molekularnego, np. osmozy. Dlatego też Nielsen uważa, że bakterie musiały się skomunikować, przesyłając między sobą elektrony. Na razie nie wiadomo, jak dokładnie wygląda mechanizm, za pośrednictwem którego się tak dzieje, ale szef zespołu podejrzewa, że dobrym wyjaśnieniem jest minilinia elektryczna, składająca się np. z ziaren metali, takich jak żelazo czy mangan z osadów. Jak są zbudowane takie mikrokable, jak podłączają się do komórek i do siebie nawzajem? Jeśli teoria się potwierdzi, trzeba to będzie sprawdzić w przyszłości. Wszystkie bakterie żyjące na i w osadach stanowią zapewne wielką linię energetyczną. Mieszkańcy wewnętrznych rejonów raczej nie dostają tlenu, naukowcy wykluczają to, zważywszy na grubość osadów, lecz energię w postaci elektronów. W zmian powinni się odwdzięczyć, wysyłając w górę składniki odżywcze.

Niemiecko-japoński zespół badaczy donosi, że głęboko pod dnem oceanów nasza planeta ukrywa mikroorganizmy zawierające aż 90 miliardów ton węgla. Jest to ilość odpowiadająca jednej dziesiątej zasobów tego pierwiastka dostępnych w lasach tropikalnych całej Ziemi. Naukowcy donoszą, że analizowane przez nich próbki składają się w znacznej większości z archeanów - prymitywnych mikroorganizmów wykazujących wspólne cechy z niektórymi bakteriami. Odkrycie to stoi w sprzeczności z poprzednimi doniesieniami o przewadze bakterii w podmorskich środowiskach. Najnowsze badania wydają się być bardziej prawdopodobne ze względu na znacznie większą ilość przebadanych próbek - naukowcy mieli do dyspozycji materiał pobrany dzięki kilkuset odwiertom wykonanym w ramach Zintegrowanego Programu Odwiertów Oceanicznych (IODP, od ang. Integrated Ocean Drilling Program). Jak tłumaczy jeden z autorów badania, prof. Kai-Uwe Hinrichs, zasadniczy cel projektu został osiągnięty: Chcieliśmy zbadać, które mikroorganizmy mogą być odnalezione na dnie morza, a także jaka jest ich liczebność. Przez dłuższy czas uważano, że wyjątkowo trudne warunki (wysokie ciśnienie, brak tlenu, minimalna ilość docierających na tę głębokość substancji odżywczych) uniemożliwiają rozwój jakichkolwiek form życia. Dzięki badaniom okazało się jednak, że tzw. głęboka biosfera istnieje. Co więcej, tworzące ją organizmy mają się całkiem dobrze dzięki odpowiedniej adaptacji. Jakie formy życia składają się na podwodne środowisko? Ogólnie mówiąc, życie poniżej dna morskiego jest zdominowane przez niewielkie organizmy jednokomórkowe, tłumaczy dr Julius Lipp, który zdobył swój tytuł właśnie dzięki Zintegrowanemu Programowi Odwiertów Oceanicznych. Zgodnie z naszymi analizami, bakterie dominują w dziesięciocentymetrowej warstwie najbliższej powierzchni dna. Poniżej tej strefy główna część biomasy jest tworzona przez archeany. Jak informuje badacz, te ostatnie mogą tworzyć aż 87% organizmów zamieszkujących głęboką biosferę. Nie mają jednak lekkiego życia - są skazane na niemal nieprzerwaną głodówkę spowodowaną nieduża ilością opadającego pokarmu. Prawdopodobnie ich jedynym pokarmem są częściowo przetrawione resztki pokarmu roślinnego. Mikroorganizmom udało się jednak wykształcić mechanizmy, które umożliwiają im życie w wyjątkowo niegościnnym środowisku dna morskiego. Archeany to stosunkowo słabo poznana, lecz bardzo interesująca grupa organizmów. Stanowią trzecią, obok bakterii i eukariontów (organizmów zbudowanych z komórek posiadających jądro komórkowe), tzw. domenę organizmów żywych. Choć mogą zamieszkiwać różnorodne środowiska, są znane przede wszystkim ze zdolności do przetrwania w tych najbardziej ekstremalnych. Naukowcy pobrali wiele próbek DNA z nadzieją na uzyskanie wielu istotnych informacji na temat tych interesujących mikroorganizmów. Ich badanie może znacznie poszerzyć naszą wiedzę o początkach życia na Ziemi oraz sposobach adaptacji do skrajnie niekorzystnych warunków. Badania wykonane w ramach IODP rzucają nowe światło na ekosystemy wodne. Ogromna ilość węgla związana w głębokiej biosferze oznacza, że może ona odgrywać istotną rolę w obiegu związków tego pierwiastka w przyrodzie. Znaczna rozpiętość wyników prezentowanych przez różne grupy badaczy skłoniła ich do przeprowadzenia głębszej analizy problemu. Postanowili oni sprawdzić, czy różnice w rezultatach analiz wynikają z różnic w składzie materiału pobranego w określonym miejscu, czy też jest to efekt błędów ludzkich lub niedoskonałości technik analitycznych. Aby to sprawdzić, rozesłano do laboratoriów w Europie, USA i Japonii zestawy próbek pobranych z różnych lokalizacji, a zadaniem pracowników będzie ustalenie ilości i składu biomasy wchodzącej w skład pobranego materiału. Porównanie uzyskanych rezultatów i optymalizacja pomiarów może być istotna dla zrozumienia procesów zachodzących w głębokiej biosferze. Szczegóły badań wykonanych w ramach projektu publikuje czasopismo Nature.