Vědci z Princetonu objevili kolonii bakterií, která žije pod 3 km (2 mil) pod zemí. Tím, že vědci najdou život v těchto extrémních podmínkách, rozšiřují své chápání toho, jaké druhy zvyků mohou život podpořit.
Výzkumná skupina vedená Princetonem objevila izolovanou komunitu bakterií téměř dvě míle pod zemí, která veškerou svou energii získává spíše z rozpadu radioaktivních hornin než ze slunečního záření. Podle členů týmu nález naznačuje, že život může existovat v podobně extrémních podmínkách i na jiných světech.
Samonosná bakteriální komunita, která se daří v podzemních vodách bohatých na živiny, které se nacházejí poblíž jihoafrického zlatého dolu, byla izolována od zemského povrchu již několik milionů let. Představuje první skupinu mikrobů, o nichž je známo, že pro výživu závisí výhradně na geologicky produkovaných sloučeninách vodíku a síry. Extrémní podmínky, za kterých bakterie žijí, se podobají těm na rané Zemi, které potenciálně nabízejí nahlédnutí do povahy organismů, které žily dlouho předtím, než naše planeta měla kyslíkovou atmosféru.
Vědci, kteří pocházejí z devíti spolupracujících institucí, museli nést 2,8 km pod povrchem našeho světa, aby našli tyto neobvyklé mikroby, což vedlo vědce k jejich spekulacím, že život může existovat za podobných okolností jinde ve sluneční soustavě.
"To, co mé šťávy opravdu teče, je možnost života pod povrchem Marsu," řekl Tullis Onstott, profesor geologie na Princetonské univerzitě a vedoucí výzkumného týmu. "Tyto bakterie byly odříznuty od povrchu Země po mnoho milionů let, ale prosperovaly v podmínkách, které většina organismů považuje za nepříznivé pro život." Mohly by se tyto bakteriální komunity udržet bez ohledu na to, co se stalo na povrchu? Pokud ano, zvyšuje to možnost, že by organismy mohly přežít i na planetách, jejichž povrchy jsou už dávno bez života. “
Tým společnosti Onstott zveřejnil své výsledky v čísle 20. října časopisu Science. Do výzkumné skupiny patří první autor Li-Hung Lin, který provedl řadu analýz jako doktorand v Princetonu a poté jako postdoktorand v Carnegie Institution.
"Tyto bakterie jsou skutečně jedinečné v nejčistším slova smyslu," řekl Lin, nyní na National Taiwan University. "Víme, jak izolované byly bakterie, protože analýzy vody, ve které žijí, ukázaly, že je velmi stará a nebyla zředěna povrchovou vodou." Kromě toho jsme zjistili, že uhlovodíky v prostředí nepocházejí z živých organismů, jak je obvyklé, a že zdroj vodíku potřebný k jejich dýchání pochází z rozkladu vody radioaktivním rozpadem uranu, thoria a draslíku. “
Protože podzemní voda, kterou tým odebral vzorek, aby našla bakterie, pochází z několika různých zdrojů, je obtížné přesně určit, jak dlouho byly bakterie izolované. Tým odhaduje, že časový rámec bude někde mezi 3 a 25 miliony let, což znamená, že živé věci jsou ještě přizpůsobivější, než se kdysi myslelo.
"Víme překvapivě málo o původu, vývoji a limitech života na Zemi," řekla biogeochemička Lisa Pratt, která vedla příspěvek Indiana University Bloomington k projektu. "Vědci teprve začínají studovat rozmanité organismy žijící v nejhlubších částech oceánu a skalní kůra na Zemi je prakticky neprobádaná v hloubkách více než půl kilometru pod povrchem." Organizmy, které popisujeme v tomto článku, žijí v úplně jiném světě, než jaký známe na povrchu. “
Onstott řekl, že tento podzemní svět je bezlehký bazén horké slané vody pod tlakem, který smrdí sírou a škodlivými plyny, které by lidé považovali za nerealizovatelné. Nově objevené bakterie, které jsou vzdáleně spojeny s dělením mikrobů firmy Firmicutes, které existují v blízkosti podmořských hydrotermálních průduchů, zde však vzkvétají.
"Záření umožňuje výrobu velkého množství sloučenin síry, které mohou tyto bakterie použít jako zdroj energie s vysokou energií," řekl Onstott. "Pro ně je to jako jíst bramborové lupínky."
Ale příchod výzkumného týmu přinesl do podzemního světa jednu látku, která, přestože je životně důležitá pro přežití člověka, se pro mikroby osvědčila - vzduch z povrchu.
"Zdá se, že tito tvorové mají skutečný problém s vystavením kyslíku," řekl Onstott. "Zdá se, že je nedokážeme udržet naživu poté, co je vzorkujeme." Ale protože toto prostředí je stejně jako raná Země, dává nám to vědět, jaký druh tvorů mohl existovat dříve, než jsme měli kyslíkovou atmosféru. “
Onstott uvedl, že před mnoha stovkami milionů let se některé z prvních bakterií na planetě mohly daří za podobných podmínek, a že nově objevené mikroby by mohly osvětlit výzkum původu života na Zemi.
"Tyto bakterie jsou pravděpodobně blízko základny stromu pro bakteriální oblast života," řekl. "Mohli by být genealogicky docela starověcí." Abychom to zjistili, musíme je porovnat s jinými organismy, jako jsou Firmicutes a další takové teplo milující stvoření z hlubokých mořských průduchů nebo horkých pramenů. “
Výzkumný tým staví malou laboratoř 3,8 km pod povrchem v oblasti Witwatersrand v Jihoafrické republice, aby provedl další studium nově objeveného ekosystému, uvedl Onstott, který doufá, že výsledky budou užitečné, když budou poslány budoucí kosmické sondy k hledání života. na jiných planetách.
"Velkou otázkou pro mě je, jak se tito tvorové udržují?" Řekl Onstott. "Vyvinul se tento jediný kmen bakterií, aby měl všechny vlastnosti, které potřebuje k přežití, nebo pracuje s jinými druhy bakterií?" Jsem si jistý, že pro nás budou mít další překvapení a jednoho dne nám mohou ukázat, jak a kde hledat mikroby jinde. “
Dalšími autory této práce jsou Johanna Lipmann-Pipke z GeoForschungsZentrum, Postupim, Německo; Erik Boice z Indiana University; Barbara Sherwood Lollar z University of Toronto; Eoin L. Brodie, Terry C. Hazen, Gary L. Andersen a Todd Z. DeSantis z Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, Calif .; Duane P. Moser z Desert Research Institute, Las Vegas; a Dave Kershaw z dolu Mponeng, Anglo Gold, Johannesburg, Jižní Afrika.
Pratt a Onstott spolupracují roky v rámci Astrobiologického institutu Indiana-Princeton-Tennessee (IPTAI), výzkumného centra financovaného NASA, zaměřeného na navrhování nástrojů a sond pro detekci života ve skalách a hlubinných podzemních vodách na Zemi při plánování podpovrchového průzkumu Mars. Doporučení IPTAI pro NASA vycházejí ze zjištění diskutovaných ve Vědecké zprávě.
Tato práce byla podporována také granty od Národní vědecké nadace, amerického ministerstva energetiky, Národní vědecké rady Tchaj-wanu, Rady pro přírodní vědy a inženýrský výzkum v Kanadě, Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, Německá výzkumná nadace) a Killam Fellowships Programme .
Původní zdroj: Princeton University News Release
