Fosilie z dob Pangey. A živá!  
Jules Verne by měl jistě radost, jde totiž o mikroba, kterého vědci pojmenovali podle citátu z jeho novely Cesta do středu Země. Hlavní hrdina profesor Liddenbrock, v ní objevil nápis v latině: „Descende, audax viator, et terrestre centrum attinges“, což v překladu znamená: Sestup, smělý poutníče, a dosáhneš středu Země. Původně byla bakterie Descende objevena ve zlatém dole v Africe a píše se o ní, že se „živí“ radioaktivitou. Teď už víme, že se jí daří i v Americe a Asii. Evoluce se u ní poněkud zadrhla, neboť se od dob dělení superkontinentu Pangea (za 175 milionů let) prakticky nezměnila.

Mikrob nazvaný Candidatus Desulforudis audaxviator je monospecifickým rodem bakterií. Na délku má okolo čtyř mikrometrů a daří se mu v hloubkách 1,5–3 kilometrů pod zemským povrchem. Jeho život je navázán na radioaktivní rozpad minerálů v okolní hornině.  Kredit: Wikipedia, volné dílo.
Mikrob nazvaný Candidatus Desulforudis audaxviator je monospecifickým rodem bakterií. Na délku má okolo čtyř mikrometrů a daří se mu v hloubkách 1,5–3 kilometrů pod zemským povrchem. Jeho život je navázán na radioaktivní rozpad minerálů v okolní hornině. Kredit: Wikipedia, volné dílo.

Mikroba velkého 4 mikrometry objevil tým vědců vedeným Tullisem Onstottem v roce 2008. Došlo k tomu při pátrání po existenci života ve zlatém dole Mponeng. V hloubce 2,8 km pod povrchem zjistil přítomnost živé hmoty odkázané na chemické reakce vyvolané radioaktivitou. Hnací silou tamního života je rozpad uranu, přítomného v okolní hornině. Mikroba vědci pokřtili na Candidatus Desulforudis audaxviator. Důkaz jeho existence umožnil vědní obor zvaný environmentální genomika. Událo se to takto. V hloubce téměř tří kilometrů vědci odebrali z tamního zlomu cca 5 600 litrů vody. Tu přefiltrovali, čímž získali fragmenty DNA. Teprve až sekvenování získaných různě dlouhých útržků genetického kódu začalo dávat představu o bizarnostech život formy schopné žít bez kyslíku, bez světla i bez pro život obvyklých zdrojů energie. Původní předpoklad byl, že půjde o nějaký složitý ekosystém vzájemně na sebe vázaných různých druhů úzce specializovaných mikrobů. Představa komunity, kde ten dělá to a ten zas tohle, vzala brzo za své. Ukázalo se, že 99,9 procenta DNA pocházelo z jediného organismu - bakterie. A že ten nepatrný zbytek, je nejspíš jen kontaminací, k níž došlo v dole při odběru vody, nebo v laboratoři z polétavého prachu při práci se vzorky.

 

Zajímavé na objevené bakterii bylo, že má poměrně velký genom. U genů kódujících proteiny vědci došli k číslu 2 157. Řada z nich je stejná, jaké se vyskytují i u mikrobů zvaných archea. I jejich specialitou je schopnost obstát v extrémních podmínkách.

Z předchozích výzkumů prováděných na archeích se už vědělo, který gen k čemu slouží. Z genových sekvencí hlubokozemského mikroba se tak dalo vyčíst, jakými enzymatickými systémy je odhalený organismus vybaven, a čeho je schopen.

Lokalita Mponeng v Jihoafrické Republice je místem prvního objevu mikroorganismu Candidatus Desulforudis audaxviator.  Jde o Důl na zlato, který je považován za nejhlubší na světě, šachty sahají do hloubky čtyř kilometrů a sestup na dno trvá přes hodinu. Kredit: JMK. Wikipedia, CC BY-SA 4.0
Lokalita Mponeng v Jihoafrické Republice je místem prvního objevu mikroorganismu Candidatus Desulforudis audaxviator. Jde o Důl na zlato, který je považován za nejhlubší na světě, šachty sahají do hloubky čtyř kilometrů a sestup na dno trvá přes hodinu. Kredit: JMK. Wikipedia, CC BY-SA 4.0

Umí si například získávat uhlík z rozpuštěného oxidu uhličitého. aparát pro fixaci dusíku a redukci síranu. Zdrojem vodíku potřebného pro dýchání je pro bakterii rozklad vody následkem radioaktivního rozpadu uranu, thoria a draslíku. Aby nedošlo k omylu, tak i když se o něm říká, že se živí radiací, tak to není tak úplně pravda. Neobejde se bez ní, ale využívá toho, že radiace v hornině produkuje sloučeniny síry, až ty teprve bakterie využije jako zdroj své energie. Další zajímavosti spojené s tímto životem jsou, že zvládá teplotu až 60° C a že v přítomnosti kyslíku bleskově hyne.

 

Jak už jsme si řekli, tak objev byl učiněn v hloubce téměř tří kilometrů. Ve vodní kapse, která byla zcela obklopena nepropustnou horninou. Analýzy tamní vody prokázaly, že nebyla kontaminována povrchovou vodou po miliony let. To znamená, že i tamní život neměl kontakt se zemským povrchem miliony let. Navíc i geny bakterie svědčící o způsobu obživy potvrzují, že kontakt s kyslíkem by pro ně nutně byl smrtící.

 

Snímek zařízení, jímž vědci z Bigelow Laboratory for Ocean Sciences získávali z hloubek země vzorky v Údolí smrti (Kalifornie, USA). I tam se přítomnost mikrobů Candidatus Desulforudis podařilo prokázat. Kredit: Duane Moser, Desert Research Institute.
Snímek zařízení, jímž vědci z Bigelow Laboratory for Ocean Sciences získávali z hloubek země vzorky v Údolí smrti (Kalifornie, USA). I tam se přítomnost mikrobů Candidatus Desulforudis podařilo prokázat. Kredit: Duane Moser, Desert Research Institute.

Proč to tak zdůrazňujeme? Inu proto, že v nejnovějším čísle specializovaného časopisu pro mikrobiální ekologii ISME vyšla studie, jejíž závěry jsou neméně zajímavé. Praví se v ní, že zmíněný organismus našli i v sousedních zlatých dolech v Africe ale rovněž i při vrtání do americho a asijského kontinentu. Místa jsou od sebe vzdušnou čarou vzdálena tisíce kilometrů (nejvzdálenější je od Afriky 16 400km). A pokud jde o hloubky výskytu, tak vždy přesahovaly kilometr, s maximem í kilometrů.

 

Vezmeme-li v úvahu, že kyslík je pro tyto organismy jedem, tak jejich přenos vzduchem, lze vyloučit. Vysvětlit, že se z kontinentu na kontinent nějak prokutal pod zemí v hloubce tří kilometrů, také neobstojí. Když k tomu přičteme fakt, že jde o organismy, které co se genomů týče, jakoby si z oka vypadly, zbývá jediné vysvětlení. Vznikly ze společného předka a muselo to být relativně nedávno. Právě to ale popírá ten jejich nový nález na různých kontinentech. Z něj plyne, že společný předek žil v době, než se Amerika, Afrika a Eurasie od sebe začaly oddělovat a to už mluvíme o době existence kontinentu, kterému říkáme Pangea.

Za celou tu komplikaci mohou genetici, když jim na 126 jednotlivých genomech ze í kontinentů vyšlo, že mají více než 99,2% nukleotidovou identitu. Zjednodušeně řečeno, ať už jde o mikrobiálního Afričana, Američana, či Asiata, všichni si jsou rovni a jejich evoluce jakoby v tomto případě doslova zamrzla, a už jí to trvá 170 milionů let. Do dnešní doby není znám organismus, který by se tak choval. Vědci spekulují, že by mohlo jít o zatím nepozorovanou schopnost vysoce věrných replikací a opravných mechanismů. Do stávajícíh schémat, jak probíhá evoluce, chování tohoto organismu moc nezapadá, natož když ještě vezmeme v úvahu, že radioaktivita je jejich takřka denním chlebem... Není divu, že jim vědci teď dali přezdívku „živé fosilie“. Náleží jim právem.

 

Závěr

Ještě nedávno jsme neměli ani tušení, že něco takového existuje. Ani dnes stále ještě nevíme, zda to má generační interval desítky měsíců, nebo celá desetiletí, a přitom hluboko podzemní mirobi dohromady mají tvořit okolo 10 % veškeré biomasy na Zemi…

S nezakrývaným straněním všemu živému: Genetici pokořili astrofyziky. Už tu svou „mikrobiální temnou hmotu planety“ našli.

 

Literatura

Eric D. Becraft et al, Evolutionary stasis of a deep subsurface microbial lineage, The ISME Journal (2021). DOI: 10.1038/s41396-021-00965-3

Datum: 10.04.2021
Tisk článku

Související články:

Gigantičtí jednobuněční tvorové z Mariánského příkopu     Autor: Josef Pazdera (25.10.2011)
Nejmenší živý organismus     Autor: Josef Pazdera (02.03.2015)
První květina na Zemi     Autor: Josef Pazdera (18.08.2015)
V jižním Peru našli fosilii pravelryby, byla zubatá a nohatá     Autor: Josef Pazdera (14.05.2017)
Nejstarší žampión - Gondwanagaricites magnificus     Autor: Josef Pazdera (10.06.2017)
Nejstarší fosilie světa ustála pochybnosti o své pravosti     Autor: Josef Pazdera (23.12.2017)



Diskuze:

Žádný zázrak

Josef Potr,2021-04-15 00:31:33

Jednou z největších záhad evoluce je, že ji podléhají pouze eukaryotické buňky, nikoliv bakterie nebo archea. Ani ve výměně látkové té bakterie by nemělo být nic mimořádného. Spousta bakterií získává protony a elektrony k pohonu své činnosti rozkladem železitých nebo sirnatých sloučenin a k jejich redukci vodíku.
Stejně zavádějící, myslím, je, že se udává v jaké kilometrové hloubce se to našlo. Přitom musí být jasné, že je to na povrchu dolu, šachty, nebo v dutinách z povrchu přístupných, nikoliv 4 km v zemské kůře
Dále bych si dovolil uvést několik citací z :"Jim Al-Khalili, Život na hraně" z jeho popisu jezera Vostok v Antarktidě: ...ekosystém jezera byl uvězněn pravděpodobně po miliony let. Genové sekvence těchto uvězněných bakteriích, hub, prvoků a členovců prováděné v US univerzitě Bowling Green, byly identické, nebo velmi blízké organismům, které žijí nad ledem, zejména těch co obývají studená jezera a hluboké, temné mořské příkopy.....
Dobře si pomatuji, když se záhadné jezero Vostok objevilo. Spekulovalo se o tom, že by tam mohly být neznámé druhy života, dokonce život postavený na jiném módu než DNA. Pak debata o tom utichla a proč vlastně utichla jsem se dozvěděl až z té knížky - prostě proto, že se tam po milionech let nic zvláštního nenašlo.

Odpovědět

Pangea

Martin Smatana,2021-04-12 05:29:51

Ako ďaleko boli od seba miesta výskytu, keď bola Pangea celistvá a nerozlámaná? V článku sa uvádzajú len zlaté bane v Južnej Afrike. Ktoré sú tie ostatné miesta výskytu? Som lenivý hľadať :) Na druhej strane - táto informácia mala byť obsiahnutá v článku.

Odpovědět


Josef Pazdera

,2021-04-12 09:15:00

Je mi líto, že jste v článku nenalezl to, co považujete za podstatné. Ale ani autoři publikací z nichž čerpám, nic takového neuvádějí. Nejspíš proto, že to za důležitý údaj nepovažují. Důvodem je fakt, že není známa doba zrodu mikroorganismu, a tudíž nemůže být znám ani tvar a vzdálenosti v tehdejším prakontinentu. Pokud to ale považujete za podstatné, lze z nynějších vzdáleností lokalit (v článku je uvádím) rámcově odhadnout, jak daleko od sebe byla nynější místa odběru za dob dávno minulých. Z nynějších vzdáleností stačí odečíst vzdálenost oceánů, které nyní kontinenty oddělují. Mohla by Vám ledacos napovědět mapka nynějších lokalit nálezů. Tu jsem nemohl kvůli autorským právům převzít, nicméně ji najdete v originálním článku (je dostupný, zatím) – stačí kliknout na hypertextový odkaz který je (a byl) uveden pod mým článkem. Klik už za Vás ale udělat nemohu.

Odpovědět


Pangea

Martin Smatana,2021-04-12 22:35:01

Ďakujem za nakopnutie :) Prekonal som svoju vrodenú lenivosť a pohodlnosť, pozrel som si to a vyzerá to tak, že aj v časoch dávno minulých, kedy svetový oceán obmýval jediný superkontinent Pangeu, boli terajšie miesta výskytu "Kandidáta odvážneho pútnika" od seba vzdialené rádovo v tisícoch kilometrov. Asi by výskumníci mali začať vŕtať aj na iných miestach planéty a hľadať "kandidáta" a ak ho nájdu aj inde, tak preskúmať jeho genóm. Prípadne hľadať cestičky, ako sa šíri popod zem, keďže nie je prísne viazaný ma rádioaktivitu, ale na zlúčeniny síry. A tej je v podzemí dosť.

Odpovědět


Re: Pangea

Eva M,2021-04-13 20:30:09

fyzicky si lze takovéto (roz)šíření pod zemí dost obtížně představit - žádný vítr, ptáci a podobně --- "univerzálně propojené podzemní vody" se obtížně představují i pod Pangeí

Odpovědět

No autore

Jirka Fejfar,2021-04-10 17:15:12

Propagovat využití jádra tak okatým způsobem - nastrčením mikroorganismů, tak to jste si to u nás protijaderných aktivistů, pořádně zavařil!

Odpovědět

A co vesmír

L Tronek,2021-04-10 17:05:21

Nezvyšují tyto poznatky pravděpodobnost života ve vesmíru, když tu máme život bez kyslíku a založený na energii z radioaktivity?

Odpovědět

Stejně mi tam něco nesedí

Tomáš Petrásek,2021-04-10 12:58:00

Ještě jsem nečetl původní studii, ale vsadil bych se, že "něco je jinak", některý z předpokladů je špatně. Podle mě existuje nějaký zatím neznámý způsob šíření těchto organismů na dlouhé vzdálenosti. Nechodí pěšky po povrchu a určitě to nedělaly ani před čtvrtmiliardou let. V čem přesně by pro ně mělo být snazší osídlit kontinent Pangea v rozsahu tisíců km, než se v pozdější době šířit z kontinentu na kontinent? Ty vzdálenosti nejsou řádově odlišné, a těm bakteriím je asi dost jedno, jestli vegetují pod souší, nebo pod mořem. Ale jak to dělají? Pomalu ale jistě pronikají horninovými póry, někde jim pomůže podzemní voda, případně samy tunelují? Metr za rok už dá 1000 km za milión let. Možná využily období, kdy byly hluboké oceány anoxické a měly tam doslova pré? Nepodceňoval bych je.

Odpovědět


Re: Stejně mi tam něco nesedí

Pavel Piskač,2021-04-11 06:29:04

Kyslík (pro anaerobní bakterie smrtící) na Zemi není odpradávna. Takže v dávných dobách ta bakterie mohla být všudypřítomná.

Odpovědět


Re: Re: Stejně mi tam něco nesedí

Tomáš Petrásek,2021-04-12 12:08:41

Tak v dobách bez kyslíku byly anaerobní bakterie běžné zcela nepochybě. Hlavní poselství článku a zároveň problém je v tom, že audaxviatoři se málo změnili od okamžiku, kdy jejich předci zabydlili svůj současný areál rozšíření. Pokud by to bylo už někdy v prekambriu, je to ještě více k nevíře než na přelomu prvohor/druhohor. Spousta anaerobů je i dneska docela všudypřítomná, a nějak si tu svou cestičku do hnijícího bahna, bioplynky nebo kravského bachoru vždycky najdou. Nevím, jestli je audaxviator k tomu vybaven o tolik hůře?

Odpovědět

evoluce

Josef Nýč,2021-04-10 10:28:47

Dobrý den. Souhlasím s příspěvkem pana Michala. A dále to potvrzuje můj názor, že vznik života
bude jistě častý, ale jeho vývoj k vyšším formám jednoduchý nebude a budou rozhodovat triliony
událostí

Odpovědět

Michal9703 Devetsedm,2021-04-10 09:46:23

Jak to, že to do stávajícíh schemat, jak probíhá evoluce, nezapadá? Není už dnes shoda na tom, že rychlost evoluce je zcela nerovnoměrná a po relativně rychlých fázích tu jsou dlouhá mezidobí, kdy se neděje prakticky nic?

Odpovědět


Re:

Josef Pazdera,2021-04-10 10:40:39

Dovolím si oponovat. Kompletní genom z izolátu z Eurasie a genomy shromážděné v metagenomu z Afriky a Eurasie spolu sdílely> 99,2% průměrnou nukleotidovou identitu. Po dobu jejich fyzického oddělení prošly tyto organismy minimálním vývojem a to od rozpadu Pangey. Do dnešní doby není znám organismus, který by se tak choval. Pokud o nějakém víte, dejte prosím odkaz. Vědci spekulují, že by mohlo jít o zatím nepozorovanou schopnost vysoce věrných replikací a opravných mechanismů. Sami autoři v práci uvádějí, že tak konzervativní genom ostře kontrastuje s dosud známými organismy a jim známými závěry evolučních studií. Nejen autoři této nové studie, ale i jejich kolegové z branže v diskusi pod článkem si svorně notují, že pohled na evoluci to „zásadně“ mění. Poznatek je s dosavadními představami na štíru i v tom, že tyto organismy jsou doma v prostředí, kde jsou vystaveny „tvrdému“ záření o němž je známo, že dělá v genomu zvlášť velkou paseku. Dosavadní zkušenosti u organismů z takových prostředí dokládají, že následkem je enormní nárůst mutací a velmi rychlá proměna genomu. Právě to je v rozporu s tím, čím argumentujete – že jsou známa dlouhá mezidobí, kdy se neděje prakticky nic. Případ tak dlouhé stagnace ani v přívětivějším životním prostředí, známy nejsou. Stabilita genomu tohoto organismu je tedy v rozporu se stávajícími schematy a tím, co se píše v učebnicích.

Odpovědět


Re: Re:

Mojmir Kosco,2021-04-10 17:45:23

Třeba žijou v prostředí , který jim nedává podněty ke změně. Myslím že prostředí se od doby pangee
pro ně nezměnilo, zajimavé by bylo proč se v té době změnilo .A protože tam žije osamoceně není ani konkurence tak není třeba zbrojit čí kooperovat. A protože není podnět ke změně není třeba ani měnit učebnice . Evoluce je vždy závislá na podnětu.

Odpovědět


Re: Re:

Michal9703 Devetsedm,2021-04-10 18:03:38

Ano, tomu rozumím a s uvedenými principy souhlasím, ale přesto laika napadne - není ten genom konzervativní prostě proto, že to prostředí, přes svou náročnost, je v podstatě také konzervativní? Dovedu si představit, že to "„tvrdé“ záření udělá v genomu zvlášť velkou paseku", ale právě spíš v té dynamické fázi, která předchází té klidové, tj. než se organismus naučí v novém prostředí přežít. Jakmile získá toto "know-how", dalších podnětů a změn životních podmínek už tam asi moc nebude a evoluce může v klidu usnout.
Samozřejmě, že zamrznutí vývoje od dob Pangey je extrém, ale prakticky neproměnný "ekosystém" 2km pod zemí je taky extrém..

Odpovědět


Re: Re: Re:

Marek Fucila,2021-04-11 04:35:30

Tak ale 2157 genov je velke mnozstvo nukleotidov. Asi je spocitana pravdepodobnost toho, ako casto sa nejaky pokazi vplyvom ionizujuceho ziarenia. Takze aj keby ta bakteria zila 150 milionov rokov a nedelila sa, zrejme by inak vyzerala v Amerike a inak v Afrike. Tiez je predpokladam vylucena moznost, ze tam uz nic nezije a ostali tam len tie fragmenty.
Kvalitne samoopravne mechanizmy su rozumnym vysvetlenim.
Ja by som doplnil laicku hypotezu - ci nie je mozne, ze existuje nejake lokalne optimum, ktore ta bakteria dosiahla, od ktoreho su vsetky dalsie stabilne stavy priliz daleko (velky pocet mutacii). Ze teda skratka vsetci zmutovani potomkovia nie su zivotaschopni.

Odpovědět


Re: Re:

Pavel Krajtl,2021-04-12 06:51:24

Promiňte, ale myslel jsem že podmínkou úspěšné mutace je prostředí ve kterém by se mohla prosadit. Takže vzhledem ke stabilitě a neměnnosti životních podmínek je zamrznutí v naprostém souladu s teorií, a o nic zlomového ve smyslu potřeby přepsat teorii nejde.

Odpovědět


Re: Re:

Otakar Šída,2021-04-12 23:29:27

Myslím, že pes bude zakopaný v opravdu mizivých zdrojích, které ta bakterie může využívat, zato dlouhodobě stálých. Uranu nikdy není v hornině příliš mnoho, poločas rozpadu dlouhý, využitelné síry a vodíkových iontů v takové vodní kapse bude nula nula nic, zato ale po miliony let stále stejné nula nula nic. Stejně tak té radioaktivity, která by škodila, taky nebude nějak extrémně mnoho, žádný primární okruh jaderné elektrárny. Nejvíc chyb (mutací) se stane při replikaci, pokud se bakterie nedělí, tak ji stačí sedět na místě a občas opravit chybku, která vznikne když se jí zrovna gama záření trefí do chromozómu. Od Pangei je to dlouhá doba, ale kolik je to pro tu bakterii generací? Co když se rozdělí jednou za tisíc let? Stačilo by, aby se na začátku naučila žít opravdu hodně pomalu. A mimochodem, chápu, že se páni bakteriologové snaží držet při zdi, ale vcelku nevidím důvod, proč by tenhle organismus měl být reliktem až někdy z přelomu prvohor a druhohor, kdy bylo kyslíku víc než teď. Šířil by se stejně blbě, jako dneska. Ten bude mnohem, ale opravdu mnohem starší...

Odpovědět


Re: Re:

Tom M,2021-04-13 16:08:58

A kolik je známo druhů organizmů z takto extrémního prostředí?

Pokud byl nalezen pouze jediný druh organizmu, který dokázal vyplnit takto specifickou "niku", pak vlastně nemá "žádné přirozené nepřátelé" a už zbývá jen selekční tlak mezi jedinci stejného druhu. Ten však nenastal, protože pro tento organizmus stále přetrvává "období hojnosti" (tedy, že všichni jedinci nedokáží "zkonzumovat" své zdroje energie).

Odpovědět



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