Zvětšit obrázek

Téměř tři kilometry pod povrchem země byly nedávno v zatopené dutině zlatého dolu poblíž Johanesburgu objeveny mikroorganismy, které žijí z radioaktivity. Uran pro ně svým zářením z vody 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.

Objev mikrobů v horkých sedimentech pod dnem Atlantiku poblíž kanadského ostrova Newfoundland překonal dosavadní rekordy a to dokonce v mnoha směrech. Předchozí rekord známek života, co do hloubky pod mořským dnem (842m) je překonán prakticky dvakrát. Nový nález mikrobů, hodný zápisu do Guinessovky, má hodnotu 1 626 metrů pod dnem oceánu. Neméně fascinující jsou i další souvislosti. Jde totiž o nález života v sedimentu starém 111 milionů let. A konečně, teplota, ve které si tito mikrobi libují, se pohybuje v rozmezí od šedesáti do sta stupňů Celsia.

Ani mořské dno není pro život ždánou překážkou. Tým geobiologa prof. R. Johna Parkese z Cardif University, právě pokořil novou spodní hranici života na Zemi. Ta má nyní hodnotu 1,6 km pod dnem Pacifiku.

Dalším z překvapivých zjištění je, že množství mikroorganismů v sedimentu pod oceánem je 1000 vyšší, než množství mikrobů ve stejné hloubce na souši. To poněkud staví na hlavu ochranářské představy na záchranu planety před oteplováním tím, že budeme ukládat skleníkové plyny produkované průmyslem a elektrárnami v pórovitých horninách mořského dna. Lze si domyslet, že oxid uhličitý by se mohl apetitu mikrobů v horninách zamlouvat. Jde totiž většinou o termofily, kteří využívají jako zdroj energie vodík a jako zdroj uhlíku právě onen oxid uhličitý. Když si uvědomíme, že od vzniku organických látek je k uvolňování metanu už jen krůček a že metan je vysoce efektivní skleníkový plyn... Kdyby vědci přišli s tímto objevem o rok dříve, asi by se zcela jinak vyvíjela jednání týkající se takzvané “Londýnské úmluvy”. Ta má totiž na starosti péči o mořské dno ve smyslu ukládání odpadů a loni došlo v tomto dokumentu k úpravám při kterých ukládání oxidu uhličitého bylo schváleno.

Objev bohaté „horké biosféry“ lze považovat za další ránu závěrům Mezivládnímu panelu o změně klimatu, respektive tomu, co z něj ještě zbylo. Zásluhou odborníků stojících za Panelem prakticky došlo i ke zmíněné změně v Londýnské úmluvě. Panel totiž pohřbívání oxidu uhličitého považuje za jeden z hlavních nástrojů tohoto století k omezení oteplování, bránění šíření pouští, zabránění růstu hladiny moří a zajištění vyšší produkce.

Zvětšit obrázek

Vzorky života z hluboko uložených mořských sedimentů získala stařičká JOIDES Resolution. Ta před dvaceti lety hledala svým vrtným zařízením ropu. Když dosloužila, dostali ji vědci. Ti s ní v pobřežních vodách Newfoundlandu nyní učinili objev čilého mikrobiálního života. (Credit: Texas A&M University)

Kromě pozemských záležitostí objevený mikrobiální svět libující si v extrémně horkém prostředí dává větší šance i vyšším cílům - mimozemskému životu. Podívejme se, o jaké že se to organismy vlastně jedná. Hovoří se o nich jako o prokaryotech. Pojem prokaryota pochází z řečtiny a překládá se též jako prvojaderní. Evolučně se jedná o velmi staré organismy, které vznikly před 3-3,5 miliardami let. Jde zřejmě o nejstarší buněčné organismy. Prokaryotická buňka je podstatně jednodušší než buňka eukaryot. Součástí jejich buňky je nukleoid, což je v podstatě DNA. Nukleoid tedy nahrazuje jádro, které známe u eukaryot. Prokaryotické buňky dále obsahují cytoplazma. Tato látka je podobná gelu a vyplňuje prostor mezi ostatními organelami. Mezi ty patří ribozómy podílející se na syntéze bílkovin a také vakuoly zodpovědné za látkovou výměnu. Jsou to jednobuněčné organismy o velikosti mezi desetinami a desítkami mikrometrů. Tak malé jsou tyto organismy proto, že se živí difúzí – pronikáním látek přes membránu a ta by při větších velikostech buněk nebyla dost účinná.

Podle Stevena D’Hondta z University of Rhode Island, je pravděpodobná hranice podmořského života dokonce až okolo 5 km pod dnem oceánu, kde teplota nepřesahuje 120 stupňů Celsia.

Asi vám v tom uděláme poněkud zmatek, ale přesto, že se o těchto organismech v tisku píše jako o prokaryotech, je dobré mít na paměti, že to je sice tradiční označení, ale ve skutečnosti dost nešťastné. Podle novějších názorů už tato skupina prakticky neexistuje. Toto tradiční označení se totiž snaží dávat dohromady něco, co k sobě geneticky nepatří - dvě dramaticky odlišné a nepříbuzné skupiny organismů - bakterie a archea. Archea mají blíže k eukaryotům, než k bakteriím. Ponovu má tedy strom života tři hlavní větve - bakterie, archea a eukaryota. V našem případě jde o archea. Tito mikrobi, i přes svojí jednoduchost, mají nukleovou kyselinu. Nositelkou jejich genetické informace je DNA. Díky ní mohl Brit John Parkes, vedoucí kolektivu z University of Wales, přikročit ke genetickým studiím. Tato část výzkumu žádné překvapení nepřinesla. Nově objevení mikrobi mají shodné sekvence s jinými, již dnes známými mikroorganismy zvanými termofily, což jsou také archea známá například z míst s pozemskými gejzíry a podvodními kuřáky.

Zatímco pro genetiky není nový objev nic moc, pro geology má hned tři “nej”. Jde totiž o nejhlubší, nejteplejší a nejstarší mořské sedimenty v nichž byl život nalezen. Podle Parkese tento objev svědčí o tom, že i na jiných planetách mohl vzniknout život. Jestliže existuje biosféra hluboko pod povrchem na Zemi, mohl by se život vyskyovat hluboko pod povrchem, chráněn před nepříznivými vlivy, i na jiných planetách. Parkes soudí, že jím nalezení mikrobi by měli být schopni přežívat a snášet teploty vyskytující se dokonce v hloubce čtyř kilometrů pod oceánským dnem.

Zvětšit obrázek

Ze získaných sedimentů se většinou nedaří získat organismy, které by šlo kultivovat vlaboratoři. Na existenci čilého života v “kamenech” se usuzuje podle přítomnosti průvodních znaků života - nukleotidových sekvencí. To, že nejde o mystifikaci a nějaké fosilní pozůstatky dávno mrtvých organismů vědci vylučují tím, že se zaměřují na detekci materiálu, jež má krátkou dobu trvání a je produktem probíhajících životních procesů.

Možná ale hloubka ani tak nehraje roli a někteří vědci pokládají za limitující faktor spíše teplotu. Její hranice by měla podle některých pramenů být okolo 113 stupňů Celsia, podle jiných dokonce okolo 120 stupňů. Pravdou je, že život v takových hloubkách plyne poněkud v jiných časových dimenzích, než na jaké jsme zvyklí zde na zemi.

Zvětšit obrázek

Vývojový strom hlavních skupin organismů na Zemi – bakterie, archea a eukaryota. Genetici jsou schopni je od sebe odlišit relativně jednoduchým testem - zjištěním přítomnosti 16S rDNA a 18S rDNA – což jsou geny ribozómů (ribozómy jsou “výrobny” proteinů v buňce). Červená barva označuje mikroby libující si v teplotách 60 až 113 stupňů Celsia, jímž se někdy říká termofily. Většinou se spokojí s vodíkem jako zdrojem energie a oxidem uhličitým jako zdrojem uhlíku pro tvorbu organické hmoty.

Projevy života při omezených možnostech pohybu, nedostatku energetických zdrojů a omezená dostupnost potřebných biogenních prvků nutných k životu, jsou poněkud odlišné, než na jaké jsme zvyklí. Laicky řečeno: “čas se tu neuvěřitelně vleče”.

Existence života v těchto hloubkách má své zastánce i odpůrce. Odpůrci často argumentují tím, že ve vzorcích de fakto zjišťujeme jen produkty kontaminace. Pokud se přikloníme k názoru, jež pomalu začíná mít navrch a který zní: “pod mořským dnem je čilý mikrobiální život”, pak bychom také měli vzít na vědomí i výpočty s tím spojené. Ty předpokládají, že pod dnem oceánů by se mohly nacházet dvě třetiny mikrobiální biomasy na Zemi. Objemově na organickou hmotu by se mělo jednat o množství představující veškerou organickou hmotu všech bylin keřů a stromů na souši. Tak velké množství živé hmoty není radno podceňovat. Ačkoli se zde život “jen vleče”, jde o kvantitu, kterou by ti, co mají tendenci přihnojovat oceány, ať už v jakékoli formě (včetně zmíněného ukládání oxidu uhličitého), měli zahrnout do svých úvah.

Kromě ekologických záležitostí tento poznatek vrhá nový pohled i na činnost sondy Phoenix. Pokud její pouze po povrchu šmátrající lopatky nic neobjeví, nemusí to ještě znamenat, že na Marsu život není. Ten, jak vidno, se obejde i bez slunečního svitu a mikrobi si klidně mohou vegetit až v mnohakilometrových hloubkách, kde jim za zdroj energie může sloužit geochemická energie a nebo dokonce radioaktivní záření, jež jsme ještě nedávno považovali za záření vhodné tak akorát ke sterilizaci všeho živého.

Prameny: Nature, Texas A&M University, Science