Starověké zdroje energie: Mikrobiologové dešifrují život v minulosti

Starověké zdroje energie: Mikrobiologové dešifrují život v minulosti

Interdisciplinární tým mikrobiologů a geologů dosáhl významného pokroku ve studiu nejstarších forem života na Zemi. V nově publikovaném článku v časopise Nature Ecology & Evolution vědci dokumentují své laboratorní experimenty, které simulovaly podmínky, které na Zemi existovaly zhruba před čtyřmi miliardami let. Studie se zaměřila na „černé kuřáky“ – hydrotermální průduchy, které se vyskytují v hlubinách oceánů. Toto prostředí mohlo hrát klíčovou roli při vzniku života, protože ukrývá jedinečné chemické procesy.

V experimentech vědci vytvořili takzvané „chemické zahrady“, které představují miniaturní verze černých kuřáků. Tyto umělé struktury umožňují znovu vytvořit chemické reakce, ke kterým dochází v hlubokém moři, zejména reakce mezi železem a sírou, která vede k tvorbě minerálů sulfidů železa. Vzniká tak plynný vodík (H2), potenciální zdroj energie pro mikroorganismy. Tato produkce vodíku mohla být důležitá pro podporu mikrobů, které jej potřebují k výrobě metanu.

Růst archaea v simulovaných prostředích

Hlavním zájmem studie bylo pochopit, zda plynný vodík produkovaný v laboratoři je dostatečný k tomu, aby umožnil růst metanogenních archaea. Tyto speciální mikroby jsou schopny produkovat metan a poskytují vodítka k nejranějším formám života. Tým testoval růst metanogenní archaea v podmínkách bez kyslíku v Chemických zahradách.

Jako modelový organismus pro experimenty byl vybrán Methanocaldococcus jannaschii. Výsledky byly odhalující: archaea vykazovaly exponenciální růst a nadměrně exprimovaly geny odpovědné za metabolismus acetyl-CoA. Tato schopnost mikrobů využívat plynný vodík jako zdroj energie demonstruje adaptabilitu raných forem života na extrémní prostředí.

Význam výsledků pro pochopení rané Země

Výzkum ukazuje, že buňky zůstaly blízko částic mackinawitu, což je v souladu s geologickými nálezy ze starověkých hydrotermálních průduchů. Tento objev naznačuje, že chemické reakce, ke kterým dochází během srážení minerálů sulfidu železa, vytvořily dostatek energie pro přežití prvních buněk. Autoři studie tvrdí, že tato forma vodíkové methanogeneze může představovat evolučně nejstarší známý způsob výroby energie.

Kombinací experimentálních výsledků a geologických důkazů tato studie přispívá k celkovému pochopení vzniku života na Zemi. Zjištění by také mohla poskytnout základ pro budoucí výzkum života v extrémních prostředích na jiných nebeských tělesech. Další informace o pozadí a podrobnostech tohoto výzkumu lze nalézt na webových stránkách společnosti University of Regensburg, IMW Mainz a Nature.com najít.