Αρχαίες πηγές ενέργειας: Οι μικροβιολόγοι αποκρυπτογραφούν τη ζωή στο παρελθόν

Αρχαίες πηγές ενέργειας: Οι μικροβιολόγοι αποκρυπτογραφούν τη ζωή στο παρελθόν

Μια διεπιστημονική ομάδα μικροβιολόγων και γεωλόγων έχει σημειώσει σημαντική πρόοδο στη μελέτη των πρώιμων μορφών ζωής στη Γη. Σε ένα πρόσφατα δημοσιευμένο άρθρο στο περιοδικό Nature Ecology & Evolution, οι επιστήμονες τεκμηριώνουν τα εργαστηριακά τους πειράματα που προσομοίωσαν συνθήκες που υπήρχαν στη Γη περίπου τέσσερα δισεκατομμύρια χρόνια πριν. Το επίκεντρο της μελέτης ήταν στους «μαύρους καπνιστές» - υδροθερμικές οπές που εμφανίζονται στα βάθη των ωκεανών. Αυτό το περιβάλλον μπορεί να έπαιξε καθοριστικό ρόλο στην εμφάνιση της ζωής, επειδή φιλοξενεί μοναδικές χημικές διεργασίες.

Στα πειράματα, οι ερευνητές δημιούργησαν τους λεγόμενους «χημικούς κήπους» που αντιπροσωπεύουν μικροσκοπικές εκδοχές των μαύρων καπνιστών. Αυτές οι τεχνητές δομές καθιστούν δυνατή την αναδημιουργία χημικών αντιδράσεων που συμβαίνουν στη βαθιά θάλασσα, ιδιαίτερα της αντίδρασης μεταξύ σιδήρου και θείου που οδηγεί στον σχηματισμό ορυκτών θειούχου σιδήρου. Αυτό παράγει αέριο υδρογόνο (Η2), μια πιθανή πηγή ενέργειας για τους μικροοργανισμούς. Αυτή η παραγωγή υδρογόνου μπορεί να ήταν σημαντική για την υποστήριξη των μικροβίων που το χρειάζονται για την παραγωγή μεθανίου.

Ανάπτυξη των αρχαίων σε προσομοιωμένα περιβάλλοντα

Ένα κεντρικό μέλημα της μελέτης ήταν να κατανοηθεί εάν το αέριο υδρογόνο που παράγεται στο εργαστήριο επαρκεί για να επιτρέψει την ανάπτυξη μεθανογενών αρχαίων. Αυτά τα ειδικά μικρόβια είναι ικανά να παράγουν μεθάνιο, παρέχοντας ενδείξεις για τις πρώτες μορφές ζωής. Η ομάδα δοκίμασε την ανάπτυξη των μεθανογόνων αρχαίων υπό συνθήκες χωρίς οξυγόνο στους Χημικούς Κήπους.

Ο Methanocaldococcus jannaschii επιλέχθηκε ως πρότυπος οργανισμός για τα πειράματα. Τα αποτελέσματα ήταν αποκαλυπτικά: τα αρχαία έδειξαν εκθετική ανάπτυξη και υπερέκφρασαν γονίδια υπεύθυνα για το μεταβολισμό του ακετυλο-CoA. Αυτή η ικανότητα των μικροβίων να χρησιμοποιούν αέριο υδρογόνο ως πηγή ενέργειας καταδεικνύει την προσαρμοστικότητα των πρώιμων μορφών ζωής σε ακραία περιβάλλοντα.

Σημασία των αποτελεσμάτων για την κατανόηση της πρώιμης Γης

Η έρευνα δείχνει ότι τα κύτταρα παρέμειναν κοντά σε σωματίδια μακινάουιτ, σύμφωνα με τα γεωλογικά ευρήματα που έγιναν σε αρχαίους υδροθερμικούς αεραγωγούς. Αυτή η ανακάλυψη υποδηλώνει ότι οι χημικές αντιδράσεις που συμβαίνουν κατά τη διάρκεια της καθίζησης ορυκτών θειούχου σιδήρου παρήγαγαν επαρκή ενέργεια για να επιβιώσουν τα πρώτα κύτταρα. Οι συγγραφείς της μελέτης υποστηρίζουν ότι αυτή η μορφή μεθανογένεσης υδρογόνου μπορεί να αντιπροσωπεύει την εξελικτικά παλαιότερη γνωστή μέθοδο παραγωγής ενέργειας.

Συνδυάζοντας πειραματικά αποτελέσματα και γεωλογικά στοιχεία, αυτή η μελέτη συμβάλλει στη συνολική κατανόηση της εμφάνισης της ζωής στη Γη. Τα ευρήματα θα μπορούσαν επίσης να αποτελέσουν τη βάση για μελλοντική έρευνα για τη ζωή σε ακραία περιβάλλοντα σε άλλα ουράνια σώματα. Περισσότερες πληροφορίες για το ιστορικό και τις λεπτομέρειες αυτής της έρευνας μπορείτε να βρείτε στον ιστότοπο του Πανεπιστήμιο του Ρέγκενσμπουργκ, IMW Mainz και Nature.com να βρεις.