Radioaktivita jako základ života  
Téměř tři kilometry pod povrchem země byly objeveny baktérie, které žijí z radioaktivity. Uran pro ně vytváří vodík a ten se jim ve spojení s přítomnými sírany stává zdrojem energie. Živí se tak už po milióny let a je jim zcela jedno, co se na povrchu Země děje.

Vědci z Indiana University Bloomington společně s dalšími osmi spolupracujícími institucemi zveřejnili v tomto týdnu nález bakterií, které žijí v horninách 2,8 km pod povrchem země. Osud těchto baktérií je spjatý s radioaktivním uranem, jehož záření přeměňuje molekuly vody na využitelnou energii.

Zvětšit obrázek
Profesorka Lisa Pratt je vedoucí projektu výzkumu extrémofilů, který bude pokračovat v Jižní Africe a v kanadských arktických dolech. Zároveň je ředitelkou Indiana-Princeton-Tennessee Astrobiology Institute (IPTAI), což je zařízení financované NASA a které sleduje cíl,  jak nejlépe odhalit přítomnost života v horninách a v hlubinách oceánů na Zemi. Podle získaných poznatků by experti NASA měli následně sestavit zařízení, která budou pátrat po životě na Marsu.

„O evoluci a mezních možnostech života toho víme velmi málo,“ říká Lisa Pratt, biochemička, která vedla výzkumný tým, kterému se objev nové životní formy podařil. Vědkyně dál dodává:  „Zemská kůra v hloubce nad půl kilometru je zcela neprobádaná.“


 
Baktérie, které žijí ve spodních vodách a nebo v nízkých podpovrchových vrstvách země, nejsou žádnou zvláštností. Organismy, které vědci nyní popsali, ale žijí ve světě, o jehož existenci jsme neměli ani tušení. Tento objev také ukončil spory o tom, zda mikroorganismy žijící pod zemí jsou formami příchozími, které zde ještě nějakou dobu poté, co se sem dostanou, ještě před tím, než uhynou, žijí a nebo zda tyto zvláště nehostinné podmínky o kterých jsme soudili, že pro život nejsou vhodné, jsou pro ně přirozeným prostředím. Celá řada učenců zastávala názor, že baktérie nacházející se hluboko pod zemí, musí mít nějakou vazbu na povrchové formy života. Na ty formy života, které žijí ze světelného záření. 

 

Zvětšit obrázek
Profesor Tullis Onstatt, geomikrobiolog z Princetonské university.

Prattová spolu s geomikrobiologem jménem Tullis Onstatt z Princetonské university a Li-Hung Linem z National Taiwan University podali nyní důkaz, že tomu je jinak. Bakteriální kolonie, které se jim podařilo najít, jsou skutečně miliony let staré a na slunečním světle nejsou závislé. Baktérie byly objeveny v zatopené dutině zlatého dolu poblíž Johanesburgu.

 



Vědci se spouštěli do vedrem sálající šachty až do hloubky téměř tří kilometrů, do míst, kde z pukliny prosakovala voda. Opakovaně odebírali vzorky této vody po dobu 54 dnů. Zjišťovali její chemické složení. Voda obsahovala uhličitany a plynný vodík. Testy ukazovaly na to, že vodík a další látky, které nevznikly dekompozicí hornin v důsledku radiace, ale byly biologického původu. Než vědci učinili závěrečný verdikt, použili na zjišťování biologických stop života ještě jinou nezávislou zkoušku.  Šlo o vysoce citlivou techniku nazývanou DNA microarray. Ta je schopna odhalit přítomnost genů mnoha bakteriálních druhů. Potvrdilo se, že ve zkoumané vodě jsou zbytky celé řady bakterií, přičemž jeden z druhů převládal. Šlo o nový druh baktérie, který je vzdálený příbuzný hydrotermálním bakteriím, jež nalézáme jako obyvatele vřídelních vod.
Novou baktérii přiřadili vědci do početné skupiny bakterií označované jako kmen Firmicutes. Podle toho, kdy se zmíněná kapsa v bazaltech vytvořila, se odhaduje i "stáří" této vody. Usuzuje se, že také někdy v té době ztratily tyto baktérie kontakt se svými povrchovými sestřičkami. Bylo to někdy v době před 3 až 25 miliony let. Jejich životním prostorem se staly vodou zatopené metamorfované bazalty.
Jak se podařilo těmto bakteriím, jejichž příbuzní žijí jen na povrchu, kolonizovat zemskou hlubinu a adaptovat se na tyto podmínky, je však záhadou.



 

Zvětšit obrázek
Pratt a Onstatt v akci (vědkyně je vlevo).

O některých již dříve známých bakteriích z kmene Firmicutes je známo, že využívají síru a vodík jako zdroj energie a že jiné baktérie zase využívají jejich vedlejší produkty jako látky svého potravního řetězce. V podobných vztazích se vyvíjejí kolonie nově objevených baktérií. Baktérie nalezené v puklinách zlatého dolu jsou schopny "konzumovat" sírany. Žijí v prostředí, kde se vyskytuje radioaktivní záření. Toto záření využívají jako zdroj své energie, ale nepřímo. Radiace, která se uvolňuje z minerálů obsahujících uran, rozkládá vodu a vytváří vodík. Baktérie jsou schopny zužitkovat až energii vodíku a to právě z jeho reakce se sírany. Tato redukce síranů vodíkem je hnací silou jejich bakteriálního metabolismu. Na prosperitě těchto bakterií a jejich metabolických produktech se pak přiživují další druhy bakterií.

 

Když se to tak vezme, tak nově objevený druh baktérií  poskytuje svému okolí ty samé služby, jako fotosyntetické organismy - plankton v moři a nebo rostliny na souši. Ty také zužitkují energii záření ku prospěchu ostatního tvorstva.

V hlubinách Země jde o zcela jiné podmínky, extrémní podmínky. Takoví jsou i tamní obyvatelé.  A tak u vědního oboru, který se těmito živočichy zabývá, hovoříme o výzkumu hlubinných extrémofilů.

Objev bakterií závislých na radioaktivitě je ještě důležitější, než nedávný objev jiné extrémofilní baktérie Methanococcoides, která byla zjištěna hluboko v mořském sedimentu. Jednak je hloubka 400m pod dnem oceánu ve srovnání s nynějšími třemi kilometry malá, ale o to ani tak nejde. Zásadní rozdíl je v tom, že v případě mikroorganismů z mořského sedimentu se jedná o metanogenní organismy a ty umí jen zpracovávat již dříve vytvořenou organickou hmotu. Nově objevené baktérie si organickou hmotu umí vytvořit samy a ještě k tomu bez slunečního svitu a v radioaktivním prostředí.

 

Formy, kterých život může nabýt, nás nepřestávají udivovat. Svědčí to o schopnostech ohromné expanze života. Pokud chceme hovořit o biosféře a pojmout vše živé na Zemi, musíme uvažovat trojrozměrně a v poněkud jiných dimenzích, než na jaké jsme byli dosud zvyklí.
Samozřejmě, že tento objev je také vodou na mlýn optimistům, kteří jsou zastánci života na Marsu a dalších planetách ve vesmíru, protože tento nález potvrdil, že se život zcela obejde bez Slunce a že mu ke spokojenosti stačí anorganický substrát a radioaktivní záření.


Pramen:

Indiana University, IPTA 

Datum: 22.10.2006 05:57
Tisk článku


Diskuze:

Opačně

M.,2006-10-27 15:07:58

Někdo kdysi razil teorii, že život vznil právě v hlubinách zemské kůry, kde bylo oproti povrchu stálé prostředí a čas na vývoj. Líbilo by se mi, kdyby se potvrdilo, že je to tak, první formy života existovaly nezávisle na světelném záření, zpracovávaly energii uvolňovanou zářením tvrdším, postupně postupovaly vzhůru, do hlubinných podvodních gejzírů, termálních pramenů a pak se naučily zpracovávat světlo a kyslík ... :). A tady proběhl jen reverzní proces. Ale to jen tak na okraj.

Odpovědět

Nejvetsi bludy.

sejda,2006-10-23 18:18:45

1) energie vznikla z molekul vody, pomoci zareni ? uz jsem videl i presnejsi formulace .. treba ze se energie prenasi pri stepeni vody apod. Energie nevznika.
2) vytvari biomasu .. z ceho ? Z kysliku ? :D
3) je znamo (a byla za to udelena nobelova cena), ze radiace ovlivnuje transkripci, translaci i replikaci DNA, jak je tento zivot stabilni a kde nekdo sebral drzost tvrdit o tom zivote, ze je stary 3,5 milionu let ?
4) jak se na molekule pozna, jestli je anorganickeho (erozivniho) puvodu nebo organickeho (metabolickeho) puvodu ? Ma jinou barvu ? :D

Clanek je vubec nejak divne optimisticky.

Odpovědět


Sejdovi

josef pazdera,2006-10-23 19:18:26

Přečti si ještě jednou ten článek a zjistíš, že se tam napíše o tom, že energie vznikla z molekul vody. Ale že zdrojem energie pro tyto baktérie je reakce v níž se využívá vodík, který vzniká z vody při jejím štěpení vlivem záření vycházejícího z radioaktivních prvků (uranu).
Že tam ty kolonie žijí a tvoří biomasu je bohužel také pravda. Poznat na některých molekulách, zda jsou organického či anorganického původu dovoluje stanovení jejich izotopů. Stáří této anomálie stanovili geologové. A tu hranici co uvádíš, to je spodní hranice jejich odhadu. Připouští skutečnost, která je o řád vyšší. Tu drzost, jak píšeš, měli dva profesoři z prestižních universit a celá řada jejich spolupracovníků od Kanady až po Čínu. A jen tak mimochodem, tu dámu nyní zaměstnává NASA.

Odpovědět

Souhlas

josef pazdera,2006-10-23 14:17:25

Ke "stáří" vody - tak jako se hovoří o "stáří" vody v ledovci (podle toho kdy vzniknul), je i zde míněno "stáří" vody podle doby, kdy se vytvořila kapsa v oněch nepropustných bazaltech a od kdy zde vzniknul mikrosvět sám pro sebe, bez možnosti komunikovat s okolím.

K vodíku - vodík vzniklý rozpadem molekuly vody účinkem záření je zabudován do organických molekul bakteriálních těl.

K použití termínu metoda - "DNA microarray" se ve spojeních "DNA microarray methods" a nebo také "DNA microarray techniques" běžně používají. A to ve spojeních, které obdobně jako zde, charakterizují čipování změn v genomu.

Domněnkou života na Marsu se zabývá i NASA. Teorie, že právě v obdobných "kapsách", kde je voda a kde záření produkuje dostatek tepla, by podle některých odborníků nemusela být zcela zcestná. Také zde se tím nemyslí jen vznik života v těchto podmínkách, ale i jeho možné uchování.
Josef

Odpovědět

Rozpacitost

Jirka,2006-10-23 09:25:32

Z tohoto clanku jsem ponekud rozpacity. 1) Co je to stari vody? 2) Je ten vodik tedy biologickeho, nebo radioaktivniho puvodu (v clanku se tvrdi oboje). 3) "metodu nazývanou DNA microarray" - nejake to DNA microarray jsem uz videl, ale ze by to byla rovnou i vedecka metoda? Spis to pokladam za velmi zajimavy merici pristroj. 4)Domnenka o zivote na Marsu je trochu moc optimisticka. Nikde totiz nevidim, ze takovy zivot za takto extremnich podminek i vznikl. Naopak z clanku neprimo vyplyva, ze to jsou puvodne celkem normalni bakterie. 4)

Odpovědět


Nikde totiž nevidím, že ...

marduk,2006-10-23 14:05:28

Co tím chtěl autor říci? Že vznik života je vázán na "klasický kyslíkový metabolismus", či povrch planety s podmínkami nutně připomínajícími ty současné zemské? Ale jděte... Jednou z diskutovaných důležitých okolností pro stabilitu bílkovinných řetězců je příhodné chráněné a relativně neměnné prostředí, které by se mohlo nacházet právě spíše pod povrchem (hluboko pod hladinou, atd...), nežli na povrchu.

Odpovědět


DNA microarray

Anežka,2006-12-29 11:30:12

Ráda bych reagovala jen na jednu část Vašeho příspěvku, a to na Váš přístup k DNA microarray. Jsem studentkou Lékařské fakulty Univesity Karlovy a možná pro Vás bude zajmavou informací, že o DNA microarray se učíme a zcela jistě jde o velmi zajímavou a používanou vědeckou metodu.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni












Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace