Древни енергийни източници: Микробиолозите дешифрират живота в миналото

Древни енергийни източници: Микробиолозите дешифрират живота в миналото

Интердисциплинарен екип от микробиолози и геолози постигна значителен напредък в изучаването на най-ранните форми на живот на Земята. В наскоро публикувана статия в списанието Nature Ecology & Evolution учените документират своите лабораторни експерименти, които симулират условия, съществували на Земята преди около четири милиарда години. Фокусът на изследването беше върху "черните пушачи" - хидротермални отвори, които се срещат в дълбините на океаните. Тази среда може да е изиграла решаваща роля за появата на живота, защото съдържа уникални химически процеси.

В експериментите изследователите създадоха така наречените „химически градини“, които представляват миниатюрни версии на черните пушачи. Тези изкуствени структури позволяват да се пресъздадат химически реакции, които се случват в дълбокото море, особено реакцията между желязото и сярата, която води до образуването на минерали железен сулфид. Това произвежда водороден газ (H2), потенциален източник на енергия за микроорганизмите. Това производство на водород може да е било важно за поддържане на микроби, които се нуждаят от него, за да произвеждат метан.

Растеж на археи в симулирани среди

Централна грижа на изследването беше да се разбере дали водородният газ, произведен в лабораторията, е достатъчен, за да даде възможност за растеж на метаногенни археи. Тези специални микроби са способни да произвеждат метан, предоставяйки улики за най-ранните форми на живот. Екипът тества растежа на метаногенните археи при условия без кислород в химическите градини.

Methanocaldococcus jannaschii е избран като модел на организъм за експериментите. Резултатите бяха разкриващи: археите показаха експоненциален растеж и свръхекспресирани гени, отговорни за метаболизма на ацетил-КоА. Тази способност на микробите да използват водороден газ като източник на енергия демонстрира адаптивността на ранните форми на живот към екстремни среди.

Значение на резултатите за разбирането на ранната Земя

Изследването показва, че клетките са останали близо до частици макинавит, в съответствие с геоложки открития, направени в древни хидротермални отвори. Това откритие предполага, че химичните реакции, които се случват по време на утаяването на минералите железен сулфид, генерират достатъчно енергия, за да оцелеят първите клетки. Авторите на изследването твърдят, че тази форма на водородна метаногенеза може да представлява еволюционно най-стария известен метод за производство на енергия.

Чрез комбиниране на експериментални резултати и геоложки доказателства, това изследване допринася за цялостното разбиране на появата на живот на Земята. Констатациите биха могли също така да осигурят основа за бъдещи изследвания на живота в екстремни среди на други небесни тела. Допълнителна информация относно предисторията и подробностите за това изследване можете да намерите на уебсайта на Университет в Регенсбург, IMW Майнц и Nature.com за намиране.