Najnowsze badania naukowców z Montana State University na temat tego, jak prastare mikroorganizmy przystosowały się do ekstremalnych warunków na Ziemi zostały opublikowane na łamach Nature Communications. Te odkrycia rzucają nowe światło na procesy, które mogły odegrać kluczową rolę na temat rozwoju życia na „błękitnej planecie”.
Zbadali mikroorganizmy. Co odkryli?
Jednym z naukowców, którzy przeprowadzili wspomniane badania był profesor Bill Inskeep z Wydziału Zasobów Ziemi i Nauk o Środowisku MSU. Mężczyzna od ponad dwóch dekad bada mikroorganizmy występujące w gorących źródłach Parku Narodowego Yellowstone. W najnowszym projekcie badawczym we współpracy z Mensurem Dlakicem z Katedry Mikrobiologii i Biologii Komórki skupili się na poznaniu mechanizmów adaptacji organizmów żyjących przed i w trakcie Wielkiego Wydarzenia Utleniającego. Był to moment około 2,4 miliarda lat temu, w którym atmosfera Ziemi przeszła z poziomu niemal całkowitego braku tlenu do obecnego poziomu, wynoszącego około 20 procent.
Konkrety? Naukowcy zbadali mikroorganizmy z dwóch źródeł termalnych w Lower Geyser Basin w Parku Narodowym Yellowstone – Źródła Conch i Octopus Spring. Mimo podobieństwa tych dwóch środowisk istnieje kluczowa różnica między nimi. Chodzi o poziom tlenu – Conch Spring zawiera więcej tego pierwiastka niż Octopus Spring. Dzięki temu zespół był w stanie porównać wpływy warunków o różnym poziomie tlenu na rozwój mikroorganizmów.
Badacze skoncentrowali swoją uwagę na trzech gatunkach termofilów – mikroorganizmów przystosowanych do życia w ekstremalnie wysokich temperaturach. W obu źródłach temperatura wody sięga aż 88 stopni Celsjusza. Inskeep podkreślił, że kiedy poziom tlenu zaczął wzrastać w wyniku Wielkiego Wydarzenia Utleniającego, właśnie te mikroorganizmy mogły znaleźć się wśród pierwszych, które się do niego zaadaptowały.
Co ciekawe, mikroorganizmy te tworzą charakterystyczne „strumienie”. Ich cienkie, nitkowate struktury, które unoszą się w płynącej gorącej wodzie, przypominają podwodne rośliny. I mimo że na pierwszy rzut oka struktury te wyglądają podobnie w obu gorących źródłach, naukowcy odkryli, że zamieszkują je zupełnie różne mikrobiologiczne społeczności.
Dwa pobliskie gorące źródła. Na pierwszy rzut oka podobne, ale...
W Octopus Spring, gdzie zawartość tlenu jest wyższa, badacze zidentyfikowali większą różnorodność mikroorganizmów. – W tym środowisku odkryliśmy około 10 populacji, których nie zaobserwowaliśmy w Conch Spring. Wśród nich znajdowały się zarówno wczesne bakterie ewolucyjne, jak i dodatkowe typy – wyjaśnił profesor Inskeep.
Co wykazała analiza genomów organizmów? Otóż te żyjące w Conch Spring, gdzie poziom tlenu jest niski, posiadają geny silnie zaangażowane w adaptację do warunków ubogich w tlen. Z kolei organizmy z Octopus Spring mają geny bardziej dostosowane do środowiska bogatszego w tlen – to może oznaczać, że ich ewolucja była ściśle związana z rosnącą ilością tlenu w atmosferze.
Co wynika z badań? Naukowcy byli zafascynowani
Badania obu profesorów pomagają lepiej zrozumieć, jak proste organizmy dostosowywały się do zmieniających się przez miliardy lat warunków na Ziemi. Park Yellowstone okazał się idealnym miejscem do takich badań. – Odtworzenie tego rodzaju eksperymentu w warunkach laboratoryjnych byłoby niezwykle trudne – zauważył Bill Inskeep. – Stworzenie identycznych strumieni gorącej wody z odpowiednim poziomem tlenu i siarczku stanowiłoby bowiem ogromne wyzwanie – podkreślił.
– To właśnie sprawia, że badanie naturalnych ekosystemów jest tak fascynujące. Możemy obserwować mikroorganizmy w ich rzeczywistym środowisku, które jest dostosowane do ich unikalnych wymagań – dodał naukowiec.
Warto zauważyć, że mikroorganizmy dostarczają cennych informacji na temat ewolucji wszystkich organizmów, także człowieka. – Można pomyśleć, że badanie prostych form życia nie pozwoli nam zrozumieć tych bardziej złożonych, ale w rzeczywistości właśnie od takich badań należy zacząć – podsumował Mensure Dlakic.
Czytaj też:
Nowy grzyb, który zamienia pająki w „zombie”? Można go znaleźć w jaskiniachCzytaj też:
Nagranie z samolotu rozbudza wyobraźnię. Ludzkie sylwetki na chmurze