Iidsed energiaallikad: mikrobioloogid dešifreerivad mineviku elu

Iidsed energiaallikad: mikrobioloogid dešifreerivad mineviku elu

Interdistsiplinaarne mikrobioloogide ja geoloogide meeskond on teinud olulisi edusamme Maa varasemate eluvormide uurimisel. Ajakirjas Nature Ecology & Evolution äsja avaldatud artiklis dokumenteerivad teadlased oma laborikatseid, mis simuleerisid tingimusi, mis eksisteerisid Maal umbes neli miljardit aastat tagasi. Uuringu fookuses olid "mustad suitsetajad" - ookeanide sügavuses esinevad hüdrotermilised ventilatsiooniavad. See keskkond võis mängida elu tekkimisel otsustavat rolli, kuna see sisaldab ainulaadseid keemilisi protsesse.

Katsete käigus lõid teadlased niinimetatud "keemiaaiad", mis esindavad mustade suitsetajate miniatuurseid versioone. Need kunstlikud struktuurid võimaldavad taasluua süvameres toimuvaid keemilisi reaktsioone, eriti raua ja väävli vahelist reaktsiooni, mis viib raudsulfiidmineraalide moodustumiseni. See tekitab vesinikgaasi (H2), mis on mikroorganismide potentsiaalne energiaallikas. See vesiniku tootmine võis olla oluline mikroobide toetamiseks, kes vajavad seda metaani tootmiseks.

Arhea kasv simuleeritud keskkondades

Uuringu keskne probleem oli mõista, kas laboris toodetud vesinikgaas on piisav metanogeensete arheide kasvu võimaldamiseks. Need spetsiaalsed mikroobid on võimelised tootma metaani, andes vihjeid kõige varasemate eluvormide kohta. Meeskond katsetas metanogeense arhee kasvu hapnikuvabades tingimustes Chemical Gardensis.

Katsete mudelorganismiks valiti Methanocaldococcus jannaschii. Tulemused olid paljastavad: arheadel ilmnes eksponentsiaalne kasv ja üleekspresseeritud geenid, mis vastutavad atsetüül-CoA metabolismi eest. Mikroobide võime kasutada energiaallikana gaasilist vesinikku näitab varaste eluvormide kohanemisvõimet ekstreemsete keskkondadega.

Tulemuste tähtsus varajase Maa mõistmisel

Uuringud näitavad, et rakud jäid mackinawite osakeste lähedale, mis on kooskõlas iidsete hüdrotermiliste õhuavade geoloogiliste leidudega. See avastus viitab sellele, et raudsulfiidmineraalide sadestamisel toimunud keemilised reaktsioonid tekitasid esimeste rakkude ellujäämiseks piisavalt energiat. Uuringu autorid väidavad, et see vesiniku metanogeneesi vorm võib olla evolutsiooniliselt vanim teadaolev energiatootmise meetod.

Ühendades eksperimentaalsed tulemused ja geoloogilised tõendid, aitab käesolev uuring kaasa üldisele arusaamale elu tekkimisest Maal. Leiud võivad olla ka aluseks tulevastele uuringutele elu kohta äärmuslikes keskkondades teistel taevakehadel. Lisateavet selle uurimistöö tausta ja üksikasjade kohta leiate veebisaidilt Regensburgi ülikool, IMW Mainz ja Nature.com leida.