Muinaiset energialähteet: Mikrobiologit tulkitsevat elämää menneisyydessä

Muinaiset energialähteet: Mikrobiologit tulkitsevat elämää menneisyydessä

Monitieteinen mikrobiologien ja geologien ryhmä on edistynyt merkittävästi maapallon varhaisimpien elämänmuotojen tutkimisessa. Äskettäin Nature Ecology & Evolution -lehdessä julkaistussa artikkelissa tutkijat dokumentoivat laboratoriokokeitaan, jotka simuloivat olosuhteita, jotka olivat olemassa maan päällä noin neljä miljardia vuotta sitten. Tutkimuksen painopiste oli "mustissa tupakoitsijoissa" - valtamerten syvyyksissä esiintyvissä hydrotermisissä aukoissa. Tällä ympäristöllä on saattanut olla ratkaiseva rooli elämän syntymisessä, koska se sisältää ainutlaatuisia kemiallisia prosesseja.

Kokeissa tutkijat loivat niin sanottuja "kemiallisia puutarhoja", jotka edustavat miniatyyriversioita mustista tupakoitsijoista. Nämä keinotekoiset rakenteet mahdollistavat syvänmeren kemiallisten reaktioiden, erityisesti raudan ja rikin välisen reaktion, joka johtaa rautasulfidimineraalien muodostumiseen. Tämä tuottaa vetykaasua (H2), joka on potentiaalinen energialähde mikro-organismeille. Tämä vedyn tuotanto on saattanut olla tärkeätä tukea mikrobeja, jotka tarvitsevat sitä metaanin tuottamiseen.

Arkean kasvu simuloiduissa ympäristöissä

Tutkimuksen keskeinen huolenaihe oli selvittää, riittääkö laboratoriossa tuotettu vetykaasu mahdollistamaan metanogeenisten arkeoiden kasvun. Nämä erityiset mikrobit pystyvät tuottamaan metaania, mikä antaa vihjeitä varhaisimpia elämänmuotoja kohtaan. Ryhmä testasi metanogeenisen arkean kasvua hapettomissa olosuhteissa Chemical Gardensissa.

Kokeiden malliorganismiksi valittiin Methanocaldococcus jannaschii. Tulokset olivat paljastavia: arkeat osoittivat eksponentiaalista kasvua ja yli-ilmentyneitä geenejä, jotka ovat vastuussa asetyyli-CoA-aineenvaihdunnasta. Tämä mikrobien kyky käyttää vetykaasua energialähteenä osoittaa varhaisten elämänmuotojen sopeutumiskyvyn äärimmäisiin ympäristöihin.

Tulosten merkitys varhaisen Maan ymmärtämisen kannalta

Tutkimus osoittaa, että solut pysyivät lähellä mackinawite-hiukkasia, mikä on yhdenmukainen muinaisista hydrotermisistä aukoista tehtyjen geologisten löydösten kanssa. Tämä löytö viittaa siihen, että kemialliset reaktiot, jotka tapahtuvat rautasulfidimineraalien saostumisen aikana, tuottivat riittävästi energiaa ensimmäisten solujen selviytymiseen. Tutkimuksen tekijät väittävät, että tämä vetymetanogeneesin muoto saattaa edustaa evoluutionaalisesti vanhin tunnettua menetelmää energian tuottamiseen.

Yhdistämällä kokeelliset tulokset ja geologiset todisteet tämä tutkimus edistää yleistä ymmärrystä elämän syntymisestä maapallolle. Löydökset voivat myös tarjota pohjan tulevalle tutkimukselle elämästä äärimmäisissä ympäristöissä muilla taivaankappaleilla. Lisätietoja tämän tutkimuksen taustasta ja yksityiskohdista löytyy verkkosivuilta Regensburgin yliopisto, IMW Mainz ja Nature.com löytää.