Znajdź zawartość

Zeszłoroczne trzęsienie ziemi w Japonii spowodowało uwolnienie z płyty oceanicznej pióropusza metanu. Wraz z gazem uniosły się żyjące w płytach i nieco wyżej w kolumnie wody mikroorganizmy. Pojawiła się charakterystyczna mleczna chmura (Scientific Reports). Trzydzieści sześć dni po trzęsieniu zespół doktora Shinsuke Kawagucciego z Japońskiej Agencji Nauk Morsko-Lądowych i Technologii (JAMSTEC) pobrał w 4 punktach wzdłuż Rowu Japońskiego próbki wody z głębokości do 5,7 km; w pobliżu znajdowało się epicentrum z 11 marca. Chmura mierzona od najniższego punktu rowu miała ok. 500 km długości, 400 km szerokości i 1,5 km wysokości. Gdy Kawagucci wrócił po 98 dniach od kataklizmu, nadal tam była. Stwierdzono, że stężenie metanu w chmurze było 20-krotnie wyższe niż w wodzie przed trzęsieniem. Ponieważ w CH4 występował izotop węgla pasujący do izotopu wykrytego wcześniej podczas badań wiertniczych rowu, metan musiał pochodzić z rejonów położonych głęboko pod dnem. Próbki wody badano nie tylko pod kątem stężenia metanu, ale i obecności RNA mikroorganizmów. Okazało się, że 36 dni po trzęsieniu na głębokości 5 km było 7-krotnie więcej bakterii i archeonów niż wcześniej. Po 98 dniach poziom mikroorganizmów wrócił z grubsza do normy, ale nadal wykrywano gatunki występujące w płytach oceanicznych.

Badania zmumufikowanych szczątków fok ujawniły, że zmiany wśród mikroorganizmów żyjących na Antarktydzie przebiegają znacznie szybciej, niż dotychczas sądzono. To wskazuje, że mikroorganizmy znacznie szybciej będą odpowiadały na zmiany temperatury czy wilgotności niż przypuszczali uczeni. Antarktyczne Suche Doliny to najzimniejsze i jedne z najbardziej suchych pustyń na Ziemi. Panuja tam tak trudne warunki, że sądzono, iż wszelkie zmiany dotyczące zamieszkujących je organizmów żywych zachodzą niezwykle powoli z powodu małej ilości źródeł pożywienia. Naukowcy postanowili jednak sprawdzić to założenie badając zmumifikowane zwłoki fok z Suchych Dolin. Już sama obecność fok w odległości 66 kilometrów od morza i na wysokości 1800 metrów nad jego poziomem stanowi zagadkę. Być może zwierzęta trafiły tam w wyniku choroby lub pobłądziły z powodu złej pogody. Jednak uczonych nie interesowały same foki, a mikroorganizmy zamieszkujące liczące sobie setki latmumie. Uczeni zbadali organizmy żyjące pod mumią i porównali je z tymi zamieszkującymi inne miejsca Suchych Dolin. Ponadto przenieśli jedną z mumii 150 metrów dalej i przez 5 lat analizowali zmiany zachodzące w gruncie. Niezwykle wolno rozkładające się szczątki zwierzęcia użyźniały glebę i zatrzymywały w niej wodę, która w innym wypadku szybko by odparowała. Uczeni odkryli, że po zaledwie dwóch latach życie mikroorganizmów w nowym miejscu spoczynku mumii było równie bujne jak w miejscu, w którym szczątki foki leżały przez 250 lat. Nie sądziliśmy, że odpowiedź będzie tak szybka. Dotychczas sądzono, że pojawienie się takiego bogactwa mikroorganizmów zajmie dziesiątki, jeśli nie setki lat - mówi specjalsta w dziedzinie ekologii mikroorganizmów Craig Cary z nowozelandzkiego University of Waikato. Pod nowym miejscem, w którym położono mumię, rozwinęły się bujnie te same gatunki mikroorganizmów, które naturalnie występowały w tamtejszej glebie. Jednak zmieniły się ich proporcje. Organizmy wcześniej dominujące stały się mniejszością.

Grzyby i bakterie mogą zmieniać organizację gleby (porowatość), tak by pochłaniała więcej wody i węgla. Artykuł na ten temat ukazał się właśnie w piśmie Interface. Gdy przyjrzymy się glebie pozbawionej organizmów żywych, struktura jest dość przypadkowa. Życie wprowadza w niej ład i porządek. Bakterie i grzyby wdrażają nieco feng shui i rearanżują cząstki gleby - opowiada prof. Iain Young z Uniwersytetu Nowej Anglii. Nic więc dziwnego, że Australijczyk uznaje glebę za najbardziej złożony biomateriał na Ziemi. Dlaczego? Powodów jest kilka. Po pierwsze, liczba organizmów w garści gleby przewyższa liczbę ludzi, którzy kiedykolwiek zamieszkiwali naszą planetę. Po drugie, życie z gleby definiuje jej funkcje i właściwości. Naukowcy już od jakiegoś czasu wiedzieli, że mikroorganizmy glebowe wydzielają klejopodobną substancję, która wiąże tworzące ją cząstki. Stąd przypuszczenie zespołu Younga, że mikroorganizmy poprawiają porowatość gleby, usprawniając przepływ wody oraz różnych gazów, w tym dwutlenku węgla i tlenu. Studium przebiegało 2-etapowo. Zaczęło się od modelu komputerowego, potem przyszedł czas na właściwy eksperyment. Do porównania porów w wyjałowionej glebie i glebie z mikroorganizmami Australijczycy wykorzystali mikrotomografię rentgenowską. Okazało się, że zwłaszcza grzyby zwiększały porowatość gleby. Porów nie tylko było więcej, stały się też bardziej uporządkowane i połączone. Strzępki grzybów pełniły funkcje stabilizujące, a bakterie wydzielały surfaktanty zmniejszające napięcie powierzchniowe. Dzięki zakrojonej na szeroką skalę współpracy roślinom łatwiej pobierało się z ziemi wodę. W tym roku ukazała się książka Iaina Younga i Karla Ritza pt. Architektura i biologia gleby: życie w wewnętrznej przestrzeni. Prawdziwe kompendium wiedzy dla zainteresowanych tą tematyką.

Inżynierowie z California Institute of Technology (Caltech) skonstruowali inteligentną szalkę Petriego. Wbudowali w nią czujnik obrazu, taki sam jak w aparatach cyfrowych, kompletnie zmieniając sposób obrazowania i dokumentowania hodowli mikroorganizmów. Artykuł na temat ePetri, jak Amerykanie nazwali swój wynalazek, ukazał się w piśmie Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). Do tej pory na dno szalki nakładano warstwę pożywki, a na nią krople roztworu z mikroorganizmami. Całość wstawiano do inkubatora, a potem, czasem wiele razy , naczynie wyjmowano, by obejrzeć pod mikroskopem postępy poczynione przez namnażające się bakterie czy grzyby. Przy wersji ePetri nie potrzeba mikroskopu, zmniejsza się nakład pracy człowieka, dodatkowo można poprawić jakość dokumentacji rozwoju hodowli. Nasza szalka ePetri jest kompaktową, małą, bezsoczewkową platformą obrazowania mikroskopowego. Jesteśmy w stanie bezpośrednio śledzić kulturę wewnątrz inkubatora. Dzięki połączeniu kablowemu dane z szalki są automatycznie przekazywane do stojącego na zewnątrz laptopa - wyjaśnia Guoan Zheng, dodając, że oznacza to nie tylko mniej pracy dla człowieka, ale i mniejsze ryzyko skażenia hodowli. Amerykanie zbudowali prototyp swojego urządzenia, wykorzystując smartfon Google'a, czujnik obrazu z telefonu komórkowego i... klocki LEGO. Hodowlę umieszcza się na czujniku. Wyświetlacz LED staje się skanującym źródłem światła. Naukowcy twierdzą, że ich technologia przydaje się zwłaszcza przy obrazowaniu zlewnych hodowli, które zajmują całe dno naczynia. Prof. Changhuei Yang wyjaśnia, że celem zespołu było uzyskanie systemu do szerokokątnego obrazowania mikroskopowego próbek zbitych komórek. Akademicy z Caltechu podpowiadają, że platformę ePetri można także zastosować do detekcji toksycznych związków chemicznych czy narkotyków (zamiast zwykłego testu). Biolog Michael Elowitz sprawdził skuteczność ePetri na embrionalnych komórkach macierzystych, które często zachowują się inaczej w poszczególnych rejonach szalki, bo przekształcają się w różne typy komórek. Zwykle pod mikroskopem naukowcy mogą obserwować w danym momencie tylko jeden ich rodzaj, tymczasem prototyp pozwolił na oglądanie całego dna naraz. Amerykanie mogą obserwować żywe mikroorganizmy w szerokim zakresie skal: od poziomu subkomórkowego po makroskopowy. Obecnie trwają prace nad samowystarczalnym systemem z własnym inkubatorem.

Zatoka Meksykańska, której przyszłość po wycieku ropy była bardzo niepewna, zyskała niespodziewanego sojusznika w walce z zagrożeniem. Jeszcze niedawno naukowcy obawiali się, że pozostająca na dużych głębokościach ropa będzie przez lata zabijała wiele gatunków. Tymczasem najnowsze badania sugerują, że być może sama natura poradzi sobie ze skutkami ludzkiej głupoty. Naukowcy z Lawrence Berkeley National Laboratory odkryli, że ropa jest pożerana przez nieznane dotychczas gatunki mikroorganizmów i proces ten zachodzi szybciej, niż się spodziewano. Oraz - co niezmiernie ważne - organizmy te nie zużywają zbyt dużych ilości tlenu. Nasze badania pokazują, że wyciek oleju znacząco zmienił skład mikroorganizmów, poprzez stymulowanie rozwoju zimnolubnych gamma-proteobakterii,które są blisko spokrewnione z organizmami, o których wiadomo, że żywią się ropą - mówi Terry Hazen, główny autor badań. Życiu w Zatoce zagraża nie tylko ropa, ale również COREXIT 9500, środek chemiczny używany do rozpuszczania plam ropy w czasie wycieków. Co prawda jego wpływ na wody powierzchniowe był dokładnie badany, nigdy jednak nie sprawdzano, w jaki sposób zachowuje się on na dużych głębokościach i jak wpływa na żyjące tam gatunki. Uczeni z LBNL rozpoczęli swoje badania już pod koniec maja. Wysłaliśmy w tamte rejony dwa statki, których zadaniem było zbadania fizycznych, chemicznych i mikrobiologicznych właściwości wycieku. Wydostająca się ropa stała się źródłem olbrzymiej ilości węgla w tamtejszym ekosystemie. Podejrzewaliśmy, że węglowodory mogą potencjalnie przyczynić się do rozwoju życia mikrobiologicznego, ale dotychczas nie mieliśmy na to dowodów - mówi Hazen. Uczony, który badał w swojej karierze skutki wielu wycieków ropy, jest szefem Wydziału Ekologii i Centrum Biotechnologii Środowiskowej w LBNL. Wraz ze swoim zespołem pobrał pomiędzy 25 maja a 2 czerwca ponad 200 próbek z 17 miejsc. Analizowano je następnie za pomocą wyjątkowo wydajnego narzędzia, Berkeley Lab PhyloChip. Ma ono wielkość karty kredytowej i jest w stanie dokładnie wykryć obecność do 50 000 gatunków bakterii i archeonów w jednej próbce, bez konieczności ich hodowania. Badania wykazały, że w pobranych próbkach dominującym mikroorganizmem jest przedstawiciel rodziny Oceanospirillales, najbliżej spokrewniony z Oleispirea antarctica i Oceaniserpentilla haliotis. Badania pokazały, że saturacja tlenem wód oddalonych od wycieku wynosi 67%, a wód z wycieku - 59%. To dowodzi, że mikroorganizmy nie zużywają zbyt wiele tlenu. Gdyby tak się stało, Zatoce groziłoby powstanie martwych stref pozbawionych tlenu.

Hiszpańscy naukowcy wskazują cebulę jako kandydatkę mającą zastąpić sztuczne konserwanty. Niektóre występujące w niej substancje wykazują bowiem właściwości przeciwutleniające oraz antybakteryjne (International Journal of Food Science and Technology). Akademicy z Politechniki Katalońskiej i Uniwersytetu Barcelońskiego wspominają, że flawonoidy cebuli są nie tylko zdrowe, ale i przedłużają przydatność pokarmów do spożycia. Wyniki potwierdzają, że zwłaszcza żółta odmiana jest dobrym źródłem tego rodzaju związków. Cebula może być skuteczna w opóźnianiu utleniania tłuszczów w emulsjach oleju i wody – systemach modelowych dla margaryn czy majonezów – poza tym hamuje wzrost zmieniających właściwości produktów mikroorganizmów – wyjaśnia Jonathan Santas. Hiszpanie przyglądali się efektom działania dwóch odmian białych (Fuentes de Ebro, Calçot de Valls) i jednej żółtej (Grano de Oro). Okazało się, że zapobiegały one rozwojowi, m.in.: Bacillus cereus, gronkowca złocistego (Staphylococcus aureus), Micrococcus luteus i Listeria monocytogenes. Flawonoidy cebuli są bardziej stabilne niż np. związki siarki. Tradycyjnie zaś to właśnie te ostatnie uznawano za substancje korzystne dla zdrowia, ponieważ odpowiadają za charakterystyczny smak i zapach Allium cepa oraz łzawienie oczu. Są one lotne i uwalniają się, gdy cebula ulegnie uszkodzeniu bądź zostanie przekrojona.

W niewielkich pomieszczeniach konwekcja naturalna związana z ciepłem ciała unosi mikroorganizmy, kurz i pyłki do strefy oddechowej człowieka. Bogatsi o tę wiedzę, naukowcy wspominają o projektowaniu systemów przepływu powietrza, które minimalizowałyby kontakt z potencjalnie szkodliwymi cząstkami. Jedna z tradycyjnych teorii dotyczących konwekcji była taka, że unoszące się nad ciałem gorące powietrze chroni przed opadającymi cząstkami. Ale w małych pomieszczeniach jest dokładnie na odwrót – wyjaśnia John McLaughlin z Clarkson University. Amerykanie stworzyli symulację komputerową człowieka siedzącego na środku pomieszczenia o powierzchni 4,8 m2, gdy przez kratkę nawiewu powietrza trafiało tam 1000 cząstek o średnicy 10 mikrometrów. Naukowcy tłumaczą, że taka wielkość odpowiada niektórym przenoszącym wirusa grypy kropelkom śliny. Powietrze opuszczało pokój dwiema szczelinami wentylacyjnymi, umieszczonymi w suficie i za człowiekiem. Kiedy temperatura powierzchni skóry sięgała 25 stopni Celsjusza (jak ubranie osoby w stanie spoczynku), cząstki unosiły się pod sufit zawieszony na wysokości 2,4 m, odbijały się od niego i gromadziły nad głową modela, przytrzymane tu właśnie przez konwekcję. Gdy ciało miało temperaturę otoczenia, bezpośrednio nad delikwentem zbierało się mniej cząstek. Na koniec na rozgrzanym organizmie osiadło 29 cząstek, a na chłodnym tylko jedna. Uzyskano zbliżone rezultaty, kiedy średnicę cząstek zmniejszono pięciokrotnie do 2 mikrometrów. McLaughlin porównuje ciepłe ludzkie ciało do kaloryfera, który oddziałuje na ruch kurzu czy mikrobów w pomieszczeniu. W przyszłości Amerykanie zamierzają wypracować bardziej realistyczny model sytuacji. Nie da się bowiem ukryć, że wydychane ciepłe powietrze na pewno zmieni ruch rozmaitych cząstek.

Dotąd sądzono, że spotykane w jaskiniach kolorowe osady to minerały, teraz jednak okazuje się, że w niektórych przypadkach dokładnie tak samo wyglądają odchody nieznanych wcześniej mikroorganizmów. Badacze z Geological Society of America uważają, że opisywane odkrycie może pomóc podczas poszukiwania życia pozaziemskiego. Stwierdziliśmy, że na rzeczy wyglądające na pierwszy rzut oka na nieożywione trzeba patrzeć, jakby mogły mieć pochodzenie biologiczne – zaznacza Penelope Boston, badaczka jaskiń z Nowomeksykańskiego Instytutu Górnictwa i Technologii w Socorro. Mikroby znaleziono w jaskiniach lawowych – naturalnych tunelach, którymi lawa płynie pod powierzchnią ziemi – na Hawajach, w Nowym Meksyku oraz na Azorach. Jak opowiada prof. Diana Northup, geomikrobiolog z Uniwersytetu Nowego Meksyku, na Hawajach odkryto skapujący ze stropu niebieskozielony szlam, w Nowym Meksyku kruchy minerał, a na portugalskim archipelagu różowe sześciokąty. Od 1994 r. Northup i zespół poszukiwali w jaskiniach niezwykłych kryształopodobnych depozytów. Oglądali je potem pod mikroskopem lub badali DNA. Odkrycia tej ekipy potwierdzają to, co postulowano już wcześniej: że na innych planetach jaskinie lawowe mogą być najlepszymi miejscami do poszukiwania życia. W 2007 roku krążąca wokół Marsa sonda przysłała zdjęcia, na których widniały czarne dziury, będące najprawdopodobniej miejscami, gdzie zapadły się sklepienia wydrążonych przez lawę tuneli. Wg naukowców, jaskinie stanowią jedyne w swoim rodzaju środowisko, gdzie nie brakuje wytrącających się z wody minerałów i mikroorganizmów. Na Marsie woda mogła się przesączyć do podziemnych jaskiń już bardzo dawno temu, zapewniając pokarm mieszkającym tam stworzeniom. Dodatkowym plusem jest to, że pieczara jest zacisznym zakątkiem, z o wiele łagodniejszym klimatem niż ten panujący na powierzchni planety. W 2003 r. Northup, Penny Boston i Mike Spilde zjawili się w stale powiększającej się jaskini w południowym Meksyku, znanej jako Cueva de Villa Luz. Zauważyli, że stężenie siarkowodoru wynosi tam 210 części na milion (ppm), a to naprawdę bardzo dużo, ponieważ już przy poziomie H2S przekraczającym 10 ppm ludzie muszą wkładać ochronne respiratory, czyli maski z filtrem. Dla niektórych bakterii takie warunki to jednak raj. Utleniając siarczek wodoru, wydzielają one jako produkt uboczny kwas siarkowy. W jaskini Amerykanie natrafili na ociekające H2SO4 przypominające stalaktyty struktury. Nazwali je snotytami. Ich analiza molekularna wykazała, że były one wypełnione bakteriami blisko spokrewnionymi z siarkolubnymi Aciditheobacillus theooxidans.

Bakterie mogą przewidywać przyszłe wydarzenia i się na nie przygotowywać – twierdzą badacze z Instytutu Nauki Weizmanna. Przedstawiciele tamtejszego Wydziału Genetyki Molekularnej - prof. Yitzhak Pilpel, Amir Mitchell i dr Orna Dahan – współpracowali z akademikami z Uniwersytetu w Tel Awiwie: prof. Martinem Kupcem i Galem Romano. Razem obserwowali mikroorganizmy żyjące w zmieniających się przewidywalnie środowiskach: E. coli i drożdże winne. Okazało się, że są one genetycznie przystosowane do przewidywania, co w sekwencji zdarzeń nastąpi za moment. Co więcej, zaczynają one reagować na te zmiany, zanim jeszcze nastąpią. Przesuwając się wzdłuż przewodu pokarmowego, bakterie E. coli napotykają wiele różnych środowisk. Nauczyły się m.in., że tuż za jednym rodzajem cukru – laktozą – pojawia się inny cukier – maltoza. Izraelski zespół przyglądał się bakteryjnej reakcji na laktozę. Aktywacji ulegały nie tylko geny pozwalające trawić właśnie ją, lecz również sieć genów związanych z wykorzystaniem maltozy. Gdy mikrobiolodzy zmienili kolejność pojawiania się cukrów, podając na początku maltozę, nie nastąpiło jednoczesne uruchomienie genów laktozowych. Oznacza to, że E. coli jest nastawiona na konkretny scenariusz zdarzeń. Na ciągłe zmiany środowiska są narażone także drożdże winne. Podczas fermentacji stale zmienia się kilka parametrów: zawartość cukru, kwasowość, stężenie alkoholu, podnosi się też temperatura otoczenia. Sytuacja jest bardziej złożona niż w przypadku E. coli, ale Izraelczycy stwierdzili, że podgrzanie otoczenia uruchamia u drożdży geny, które pozwalają im sobie poradzić z zadaniami kolejnego etapu. Pilpel uważa, że w toku ewolucji kolejne pokolenia bakterii lub grzybów były poddawane klasycznemu warunkowaniu pawłowowskiemu. W tym przypadku dzwonek zastępują jednak bodźce z wcześniejszych etapów, np. pierwszy z cukrów czy zmiana temperatury. Zarówno w ewolucji, jak i przy uczeniu organizm dostosowuje swoją reakcję do wskazówek środowiskowych, zwiększając swoje szanse na przeżycie – przekonuje Amir Mitchell. Chcąc sprawdzić, czy E. coli rzeczywiście przejawiają uwarunkowane zachowania, panowie opracowali specjalny test. Oparli się przy tym na innym eksperymencie pioniera tej dziedziny – Iwana Pawłowa. Gdy po dzwonku rosyjski fizjolog przestał dawać swoim psom jedzenie, ślinienie po usłyszeniu go stopniowo zanikało (zanikała więc reakcja na bodziec warunkowy). Naukowcy z Instytutu Weizmanna zrobili coś podobnego - wykorzystali bakterie, wyhodowane w środowisku zawierającym laktozę, po której nie pojawiała się jednak maltoza. Po kilku miesiącach mikroorganizmy wyewoluowały, przez co po wyczuciu smaku laktozy nie następowała aktywacja genów maltozy. Uruchamiały się one tylko przy dostępie do realnie istniejącej maltozy. Izraelczycy opracowali model kosztów i strat, który pozwala przewidzieć, w jakich sytuacjach organizm zwiększy swoje szanse na przeżycie, wypracowując umiejętność "spoglądania" w przyszłość. Teraz zamierzają go przetestować. Pilpel i zespół wierzą, że genetyczna reakcja warunkowa występuje też w pojedynczych komórkach organizmów wyższych, np. człowieka.

Przed około 4 miliardami lat nasza planeta doświadczyła Wielkiego Bombardowania. Przez miliony lat wszystkie ciała wewnętrznej części Układy Słonecznego były bardzo mocno bombardowane przez meteoryty. Zdaniem wielu naukowców Wielkie Bombardowanie wyznacza granicę, dla życia na Ziemi. Uważają oni, że w jego trakcie panowały tak niekorzystne warunki, że wszelkie organizmy żywe, o ile w ogóle istniały, musiały zostać zniszczone. Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Boulder przeprowadzili badania, z których wynika, że wcale nie musiało się tak stać. Liczne mikroorganizmy mogły przetrwać Bombardowanie, a panujące wówczas warunki mogły tylko... wspomóc ich rozwój. Jako, że Wielkie Bombardowanie zakończyło się około 3,9 miliarda lat temu, a mamy geologiczne dowody na istnienie życia przed 3,83 miliarda lat, możemy stwierdzić, że organizmy żywe mogły powstać przed Wielkim Bombardowaniem i je przetrwać. Naukowcy z Boulder wykorzystali dane z badań próbek gruntu księżycowego, informacje uzyskane z kraterów Księżyca, Marsa i Merkurego oraz z wcześniejszych studiów teoretycznych. Na ich podstawie utworzyli komputerowy model Wielkiego Bombardowania, uwzględniając to, co wiemy o ówczesnej wielkości asteroidów, częstotliwości uderzeń i ich rozmieszczeniu. Trójwymiarowy model bombardowanej kuli ziemskiej umożliwił im zbadanie zmian zachodzących na powierzchni planety. Z ich badań wynika, że stopieniu uległo mniej niż 25% obszaru Ziemi. Nawet po symulowanym 10-krotnym zwiększeniu częstotliwości bombardowań, które doprowadziłoby do wyparowania oceanów, eksperyment wykazał, że nie cała powierzchnia planety zostałaby "wysterylizowana". Wiele bakterii, szczególnie tych, które lubią wysoką wilgotność i wysokie temperatury, przeżyłyby w licznych gejzerach i pod powierzchnią planety. Co więcej, wiele kolonii bakterii mogłoby, dzięki podniesionym temperaturom, rozkwitnąć w okolicach uderzeń meteorytów. Zdaniem twórców studium, Olega Abramova i Stephena Mojzsisa, Wielkie Bombardowanie nie mogło zniszczyć życia na Ziemi. Niewykluczone zatem, że organizmy żywe istnieją na naszej planecie nieprzerwanie od 4,5 miliarda lat. Wtedy bowiem w Ziemię uderzyła planeta wielkości Marsa. W wyniku kolizji wyparowała ona sama oraz część Ziemi i powstał Księżyc. To wydarzenie, które poprzedzało Wielkie Bombardowanie o co najmniej 500 milionów lat, mogło 'zresetować' Ziemię. Jednak nasze badania pokazują, że od czasu tego zderzenia nie nastąpiło nic, co byłoby w stanie zniszczyć powierzchnię planety i całą istniejącą na niej biosferę - stwierdził Mojzsis. Astrobiolog z NASA, Michael New, mówi, że badania uczonych z Boulder są bardzo ważne, gdyż wskazują, że życie na Ziemi mogło powstać już w erze hadeiku.

Niezwykłe włókniste twory, uformowane w wyniku wielu lat rozwoju mikroorganizmów, odnaleźli badacze z Penn State University w czeluściach jednej z włoskich jaskiń. Wchodzące w skład kolonii komórki mogą być jednymi z najwolniej wzrastających form życia na Ziemi. Odkrycia dokonano około pół kilometra pod ziemią, w jaskiniach należących do systemu Frasassi. Miejsce to jest bogate w związki siarki, co stwarza dogodne warunki dla niektórych typów organizmów, lecz lodowata woda wypełniająca jaskinie oraz znacznie obniżona zawartość tlenu znacznie spowalniają rozwój wszelkich komórek. Kolonie, będące formą tzw. biofilmów, zauważyli speleolodzy badający okoliczne formy geologiczne. Po konsultacji z przełożonymi zostali poproszeni o pobranie próbek zaobserwowanych nici. Przeprowadzone badania przyniosły bardzo interesujące rezultaty. Nie odnaleźliśmy żadnych sekwencji [DNA] znanych z organizmów zdolnych do wytwarzania metanu lub jego utleniania - ujawnia dr Jennifer L. Macalady, jedna z badaczek zaangażowanych w projekt. Jest to dość nietypowe, gdyż w jaskiniach bogatych w siarkę mikroorganizmy z tej grupy są zwykle dość liczne. Badacze oceniają, że brak mikroorganizmów metanowych wynika z charakteru chemicznego skał znajdujących się poniżej jaskiń systemu Frasassi. Zwykle w podobnych jaskiniach źródłem siarki są pokłady ropy naftowej i gazu ziemnego, zawierające także metan. We Włoszech, dla odmiany, siarka pochodzi najprawdopodobniej z silnie rozbudowanej warstwy gipsu. Szczegółowe analizy wykazały, że odnalezione biofilmy są złożone z bakterii oraz archeanów, najprymitywniejszych organizmów na Ziemi. Aż połowa tych ostatnich wykazywała wiele cech charakterystycznych dla swoich krewniaków żyjących w głębinach mórz. Jest to bardzo istotne, gdyż wiele informacji na temat archeanów, takich jak np. sposób ich odżywiania, jest dla badaczy niejasnych. Być może badanie próbek przywiezionych z Włoch umożliwi zebranie dodatkowych informacji na temat tych prostych form życia. Szczególne zainteresowanie specjalistów z Penn State University wzbudził nietypowy, nitkowaty kształt kolonii. Nie wiemy, dlaczego przyjmują one właśnie taki kształt, przyznaje dr Macalady. Mikroorganizmy wchodzące w ich skład wydzielają jakiś rodzaj lepiku lub pozakomórkowego polimeru - śluzu, którzy utrzymuje je razem. Ponad wszelką wątpliwość ustalono natomiast, że mikroorganizmy odkryte w jaskiniach Frasassi rozwijają się wyjątkowo wolno, lecz są za to w stanie utrzymać się przy życiu w wyjątkowo ubogim w energię miejscu. Szczegółowe testy wykazały, że pojedynczy sznur o długości 1-2 metrów wzrasta nawet do dwóch tysięcy lat. Nie licząc tego miejsca, organizmy wzrastające tak wolno żyją na Ziemi najprawdopodobniej wyłącznie na dnie najgłębszych mórz i oceanów. Na najbliższe miesiące zaplanowana jest kolejna ekspedycja, której celem będzie pobranie próbek biofilmu z największej możliwej głębokości.

O tym, jak bardzo "uparte" są formy życia chcące zająć nowe środowiska, naukowcy przekonali się wielokrotnie. A mimo to Błękitna Planeta nie przestaje zaskakiwać. Okazuje się bowiem, że tętniącymi życiem oazami mogą być nawet miejsca tak niegościnne, jak podlodowcowe jeziora czy podmorskie studnie wypełnione silnie zasoloną wodą. Życie pod antarktycznym lodem... Na zorganizowanej niedawno konferencji prasowej badacz z Uniwersytetu Stanu Luizjana, Brent Christner, zaprezentował informacje na temat odkrycia niezwykle bogatego ekosystemu w wodach położonego pod lądolodem Antarktydy jeziora Wostok. Zbiornik ten powstał najprawdopodobniej wskutek ogrzewania lodu przez ciepło docierające z głebi Ziemi oraz napierania położonych powyżej warstw, ułatwiającego topnienie lodu. Jezioro Wostok to prawdziwy fenomen. Pomimo szalejących na powierzchni mrozów, sięgających nierzadko poniżej -60 stopni Celsjusza, w akwenie tym wciąż utrzymuje się woda w stanie ciekłym. Jest on niezwykły także z powodu rozmiarów. Jest to szósty największy zbiornik wody słodkiej na Ziemi, tak ogromny, że gdyby człowiek znalazł się na jego środku, nie miałby szans dostrzec brzegu. Choć dotychczas nie pobrano próbek wody bezpośrednio z podlodowego zbiornika, badacze dysponują odwiertami zawierającymi lód z jego najbliższej okolicy. Jak tłumaczy Christner, koncentracja komórek mikroorganizmów oraz węgla organicznego w narośniętym lodzie jest wyraźnie wyższa niż w lodzie dookoła, co sugeruje, że ich pochodzeniem jest podlodowcowe środowisko. Przeprowadzone obliczenia sugerują, że zagęszczenie form życia w niezwykłym jeziorze może nawet kilkusetkrotnie przewyższać to spotykane w typowych zbiornikach słodkowodnych na powierzchni Ziemi. ...i w podzwrotnikowym morzu. Równie zaskakującego odkrycia dokonano w głębinach Morza Śródziemnego. Na granicy wyjątkowo niegościnnych (na pierwszy rzut oka) studni, zwanych hipersłonymi basenami beztlenowymi (ang. hypersaline anoxic basins), także zaobserwowano mikroskopijne formy życia. Odkrycia dokonali badacze z Instytutu Morskiego Środowiska Przybrzeżnego we włoskiej Mesynie. Zespół poprowadził Michail Yakimov. Hipersłone baseny beztlenowe powstają na głębokości ponad trzech kilometrów poniżej lustra wody. Powstały one najprawdopodobniej około ćwierć miliarda lat temu, gdy Morze Śródziemne zostało odcięte od Atlantyku, jego zawartość wyparowała, a powstała niecka znów została zalana wodą wskutek ruchów tektonicznych i ponownego otwarcia połączenia z oceanem. W wyniku opisywanych zdarzeń doszło do powstania dwóch stref. W tej położonej bliżej powierzchni zasolenie jest typowe dla wody morskiej, lecz w okolicach dna koncentracja soli jest 5-10 razy wyższa. Woda w dolnej warstwie ma przez to tak wielką gęstość, że powstaje wyraźny podział na dwie strefy, zaś rozdzielająca je granica ma zaledwie około metra grubości. Ku zaskoczeniu zespołu Yakimova okazało się, że także w tym niegościnnym środowisku można z łatwością wykryć mikroorganizmy. W cienkiej warstwie rozdzielającej studnie oraz toń wody badacze odkryli dotychczas co najmniej kilka grup bakterii oraz ich prymitywniejszych krewniaków, archeanów. Mają się one świetnie pomimo braku dostępu do tlenu oraz światła słonecznego, dwóch istotnych czynników potrzebnych dla wytwarzania energii biologicznej. Zamiast tego mikroorganizmy radzą sobie dzięki utlenianiu związków siarki. Unikalny ekosystem Morza Śródziemnego może być istotny z jeszcze jednego powodu. Okazuje się, że skoncentrowane w nim komórki asymilują gigantyczną ilość dwutlenku węgla, porównywalną do tej wychwytywanej przez formy życia zamieszkujące wyższe warstwy lub nawet wyższą. Jak ocenia Yakimov, ten biotop obniżający zawartość dwutlenku węgla powinien być wzięty pod uwagę na skalę globalną. Wydaje się, że nie ma już chyba miejsca, w którym obecność życia by nas nie zaskoczyła. Z drugiej jednak strony, wiele osób z pewnością myślało tak przed opublikowaniem najnowszych odkryć...

Liczba bakterii, które zamieszkują organizm typowego człowieka, jest aż dziesięciokrotnie wyższa od liczby jego własnych komórek. Mimo to, wciąż wiemy bardzo niewiele na temat struktury tego wyjątkowego "rezerwatu", zwanego fachowo mikrobiomem, który każdy z nas utrzymuje przy życiu. Co więcej, większość dotychczasowych badań skupiała się wyłącznie na tych mikroorganizmach, które są odpowiedzialne za nagłe zachorowania, pomijając przy tym te, które są z pozoru neutralne. Właśnie ta ostatnia grupa bakterii stała się ostatnio celem licznych analiz. To może stanowić podstawę całkowicie nowego sposobu patrzenia na chorobę. Aby zrozumieć, jak zmiany w obrębie populacji bakterii wpływają na chorobę lub w jaki sposób choroba wpływa na nie, najpierw musimy ustalić, co jest normą, a być może nawet sprawdzić, czy norma w ogóle istnieje, mówi Margaret McFall Ngai z University of Wisconsin. Badacze już od dawna przypuszczali, że różnorodne mikroby żyjące w obrębie ludzkiego organizmu moga wpływać na stan jego zdrowia. Jednak dopiero teraz, w epoce badań molekularnych, możliwe jest wykonanie szczegółowej analizy poszczególnych grup bakterii oraz określenie wpływu na utrzymanie zdrowia lub zapadnięcie na określoną chorobę. Doskonałym przykładem rozwoju technologii są badania prowadzone przez dr. Martina Blasera z Uniwersytetu Nowojorskiego. Przed rozpoczęciem prowadzonych badań, znanych było poniżej stu gatunków bakterii żyjących na powierzchni ludzkiej skóry. Zastosowanie badań genetycznych umożliwiło wydłużenie tej listy do 182 gatunków w obrębie skóry samego przedramienia, a kolejne serie testów rozszerzały spektrum wykrywanych mikrobów. Obecnie szacuje się, że całkowita liczba gatunków bakterii żyjących na przedramieniu pojedynczego człowieka może wynosić nawet 500. Już wstępne badania dr. Blasera doprowadziły go do wielu interesujących odkryć. Zauważył on na przykład, że zaledwie 10 gatunków z całej puli badanych mikroorganizmów stanowi aż 50% liczebności całego mikrobiomu skóry. Co więcej, niektóre z nich wykazywały wyraźne "przywiązanie" do żywiciela, gdyż nawet próby przeniesienia ich na ciało innego człowieka nie kończyły się ich adaptacją do nowego środowiska. Oznacza to, że każdy z nas dysponuje najprawdopodobniej unikalną "sygnaturą bakteryjną", której struktura może mieć istotny wpływ na nasze zdrowie. Podobne badania prowadzi dr Daniel Frank z University of Colorado. Jego praca polega na analizie flory bakteryjnej jelit u osób cierpiących na przewlekłe zapalenia jelit. Dzięki analizom mikrobiologicznym wykazał, że osoby zapadające na tę chorobę wykazują wyraźny spadek liczby bakterii uznawanych za korzystne dla przewodu pokarmowego i chroniące go. Do uzyskania pełnego obrazu potrzebne jest jeszcze ustalenie sekwencji zdarzeń - nie wiadomo bowiem, czy zaburzenia flory bakteryjnej zwiększają ryzyko choroby, czy też zapalenie jelit wywołuje zmiany w populacji mikroorganizmów. Na tym nie koniec. Okazuje się, że pewne szczepy bakterii mogą odgrywać istotną rolę w rozwoju otyłości, o czym donieśli już kilka lat temu naukowcy z Uniwersytetu Waszyngtońskiego. Dzięki ich badaniom udowodniono, że zmiany w obrębie mikrobiomu mogą wpływać na masę ciała m.in. poprzez specyficzne produkty metabolizmu poszczególnych grup mikrobów. Analiza flory bakteryjnej organizmu człowieka jest obecnie ważnym elementem programu badań sponsorowanych przez amerykański budżet - w ciągu najbliższych pięciu lat badacze otrzymają do dyspozycji astronomiczną kwotę stu milionów dolarów. Celem przedsięwzięcia, zwanego Human Microbiome Project (Projekt Badania Ludzkiego Mikrobiomu), będzie scharakteryzowanie rodzajów bakterii zamieszkujących ciało osób zdrowych, a następnie porównanie ich z florą bakteryjną osób chorych na poszczególne schorzenia. Pozwoli to na ustalenie wpływu bakterii na ryzyko zachorowania, a być może umożliwi także stworzenie zestawów bakterii, które mogłyby, dzięki celowemu podawaniu ich pacjentom, zapobiegać rozwojowi poszczególnych chorób.

Zespół badaczy z Penn State University doniósł o odkryciu niezwykle drobnych bakterii, które od stu dwudziestu tysięcy lat żyły na głębokości trzech kilometrów pod powierzchnią lodowca na Grenlandii. Zdolność tego niezwykłego mikroorganizmu do przetrwania w warunkach ekstremalnie niskiej temepratury, wysokiego ciśnienia oraz obniżonej zawartości tlenu i substancji odżywczych może uczynić go wyjątkowym modelem do badań nad mechanizmami pozwalającymi na przetrwanie w skrajnie niekorzystnych środowiskach. Odkryte bakterie charakteryzują się tak drobnymi komórkami, że przedostają się one przez standardowe filtry mikrobiologiczne. Co ciekawe, podobne bakterie powszechnie spotykane są w wielu innych środowiskach - stwierdzono ich obecność oraz wzrost nawet w hiperczystej wodzie używanej do przeprowadzania dializ. Jak zaznacza dr Jennifer Loveland-Curtze, współautorka badań, ultramałe komórki mogą stanowić dla nas realne zagrożenie jako potencjalne źródło zakażeń, które mogą dotyczyć np. roztworów stosowanych w medycynie. Na razie nie są znane przyczyny wyjątkowej wytrzymałości grenlandzkich mikrobów. Wiadomo natomiast, że bakterie te, należące do gatunku Chryseobacterium greenlandensis, są genetycznie spokrewnione z niektórymi rodzajami mikroorganizmów zamieszkujących ciała niektórych ryb, a także żyjących w morskim dnie i strefie korzeniowej niektórych roślin. Co ciekawe, jest to dopiero dziesiąty opisany gatunek, zdolny do przeżycia w tak niekorzystnych warunkach. Badania nad C. greenlandensis były niezwykle trudne z uwagi na jego wyjątkowe właściwości. Aby rozpocząć hodowlę komórek bakteryjnych, niezbędne było ich odfiltrowanie z próbki lodu, a następnie przeniesienie do wyjątkowo ubogiej pożywki, niemal całkowicie pozbawionej tlenu. Całość wstawiono do silnie wychłodzonej komory, dzięki czemu stworzono warunki odzwierciedlające życie wewnątrz masy lodowca. Członkowie zespołu wierzą, że analiza odkrytego niedawno mikroorganizmu pozwoli na dokładniejsze zbadanie, w jaki sposób fizjologia komórek oraz procesy biochemiczne zmieniają się podczas długotrwałej izolacji od świata zewnętrznego i w wyniku braku interakcji z innymi organizmami. Jak mówi dr Loveland-Curtze, mikroby stanowią jedną trzecią, a może nawet więcej, ziemskiej biomasy, lecz opisano dotąd poniżej 8000 gatunków spośród około trzech milionów, które przypuszczalnie istnieją. Odkrycie tego gatunku jest waznym krokiem w naszym przedsięwzięciu związanym z odkrywaniem i hodowlą tych organizmów oraz wykorzystywaniem ich wyjątkowych cech. Oficjalna prezentacja odkrycia nastapiła na spotkaniu Amerykańskiego Stowarzyszenia Mikrobiologii w Bostonie.

Jak głęboko sięga życie? Trudno tu o właściwą odpowiedź, ponieważ organizmy biją naprawdę imponujące rekordy. Ostatnio zespół Johna Parkesa z Uniwersytetu w Cardiff odkrył mikroby w skale sprzed 111 mln lat, która tkwi 1,6 km pod dnem oceanu (Science). Skałą tą jest uboga w magmę Krawędź Nowofunlandzka Oceanu Atlantyckiego. Wiercenia prowadzono z pokładu statku-platformy JOIDES Resolution. Poprzedni rekord to "zaledwie" 842 metry pod dnem Oceanu Spokojnego. Obowiązywał przez 6 lat, od 2002 roku, i został odnotowany również przez ekipę Parkesa. Eksperci sądzą, że nowy rekord nie utrzyma się zbyt długo, ponieważ, wg nich, maleńkie żyjątka zasiedlają tereny sięgające 5 km pod dnem. Niektórzy postulują nawet, że ¾ biomasy mikroorganizmów można znaleźć właśnie pod dnem. Im głębsza warstwa osadów, tym trudniej się w niej żyje. W starszych skałach znajduje się mniej pożywki dla mikrobów, w dodatku stale rosną ciśnienie i temperatura (w niektórych rejonach każdy dodatkowy kilometr pod dnem oznacza skok temperatury aż o 20 stopni Celsjusza). Obecnie za najwyższą temperaturę, z jaką życie może sobie jeszcze poradzić, uznaje się pułap 120°C. Jeśli temperatura jest ostatecznym czynnikiem ograniczającym, z przyczyn racjonalnych można się spodziewać, że biosfera sięga głębokości 5 km pod dnem – tłumaczy Steven D’Hondt, oceanograf z University of Rhode Island. JOIDES Resolution (Joint Oceanographic Institutions Deep Earth Sampler) służyła pierwotnie do wydobycia ropy. Ponad dwadzieścia lat temu przerobiono ją na pływające laboratorium naukowe. Zespół Parkesa wyekstrahował mikroby z rdzenia wydrążonej próbki, który z zasady jest rzadziej skażony przez słoną wodę. Mikroorganizmy wykryto dzięki fluorescencyjnemu zielonemu barwnikowi, który zaczyna się jarzyć po dostaniu do wnętrza żywych komórek. Naukowcom udało się też zdobyć i zsekwencjonować DNA. Na głębokości 1000 metrów natrafiono na przedstawicieli archeowców (łac. Archaea), głównie na gorącolubne Pyrococcus. Wraz z głębokością zwiększało się stężenie metanu, dlatego też niżej wyodrębniono kolejne sekwencje DNA, które wskazywały na obecność mikroorganizmów uzyskujących energię z utleniania gazu błotnego. Parkes nie może się nadziwić, jak można przetrwać w tak trudnych warunkach. Skała jest tak stara, że jakiekolwiek biodegradowalne substancje dawno stamtąd zniknęły. Naukowiec domyśla się, że nowo odkryci rekordziści zadowalają się bardzo niedużą ilością pożywienia. W sytuacji braku drapieżników, przed którymi należałoby uciekać, mikroby mogą utrzymywać się przy życiu, uzupełniając raz na jakiś czas niedobory ATP. W przyszłości Parkes zamierza wiercić jeszcze głębiej, być może w okolicach 6. km poniżej dna. W ten sposób stwierdzono by, czy biosfera rzeczywiście kończy się na piątym kilometrze.

Hiszpanie stworzyli oprogramowanie, które potrafi ocenić biodegradowalność jakiejś substancji jeszcze przed jej fizycznym uzyskaniem. Victor de Lorenzo z Narodowego Centrum Biotechnologicznego w Madrycie podkreśla, że przemysł chemiczny pracuje z prędkością przekraczającą zdolność naukowców do określenia, czy i w jakim tempie dana substancja zostanie rozłożona przez mikroorganizmy. W ciągu zeszłych 50 lat zebrano dane dotyczące tylko 900 związków. Dziesiątki tysięcy czekają więc w kolejce na udokumentowanie. Zespół de Lorenza napisał program, który potrafi odróżnić cząsteczki biodegradowalne od odpornych na rozłożenie. Opiera się przy tym na informacjach o możliwych reakcjach metabolicznych mikroorganizmów. Bazując na grupach trzech atomów (triadach atomowych), oprogramowanie jest w stanie określić przyjazność dla środowiska ok. 80% badanych substancji.

Brazylijscy naukowcy opracowali wytwarzany na bazie glonów żel dla kobiet, który zabijając mikroorganizmy, zapobiega przenoszeniu się wirusa HIV drogą płciową. Luiz Castello Branco, immunolog z Oswaldo Cruz Institute w Rio de Janeiro, powiedział gazecie Folha de Sao Paulo, że podczas pierwszej fazy prób klinicznych, która trwała 3 lata, żel wykazał się 95-procentową skutecznością. Drugi etap testów rozpocznie się w lutym. Badania będą prowadzone na myszach i żywych komórkach szyjki macicy. Próby na ludziach wystartują w przyszłym roku. Ostatecznie uzyskamy produkt ze skutecznością przekraczającą 50%. Podstawowym składnikiem żelu jest substancja uzyskiwana z Dictyota pfaffi, glonów występujących u wybrzeży Brazylii. Branco zapewnia, że lek trafi na rynek w ciągu 7 lat. Kobiety będą mogły go używać bez wiedzy męża. Obecnie sprawdzamy bezpieczeństwo stosowania produktu i określamy optymalne dawkowanie.