Drevni izvori energije: mikrobiolozi dešifriraju život u prošlosti

Drevni izvori energije: mikrobiolozi dešifriraju život u prošlosti

Interdisciplinarni tim mikrobiologa i geologa značajno je napredovao u proučavanju najranijih oblika života na Zemlji. U nedavno objavljenom članku u časopisu Nature Ecology & Evolution, znanstvenici dokumentiraju svoje laboratorijske eksperimente koji su simulirali uvjete koji su postojali na Zemlji prije otprilike četiri milijarde godina. Fokus studije bio je na "crnim pušačima" - hidrotermalnim otvorima koji se pojavljuju u dubinama oceana. Ovaj je okoliš možda odigrao presudnu ulogu u nastanku života jer sadrži jedinstvene kemijske procese.

U pokusima su istraživači stvorili takozvane "kemijske vrtove" koji predstavljaju minijaturne verzije crnih pušača. Ove umjetne strukture omogućuju ponovno stvaranje kemijskih reakcija koje se događaju u dubokom moru, posebice reakcije između željeza i sumpora koja dovodi do stvaranja minerala željeznog sulfida. Pritom nastaje vodikov plin (H2), potencijalni izvor energije za mikroorganizme. Ova proizvodnja vodika je možda bila važna za podršku mikrobima kojima je potreban za proizvodnju metana.

Rast arheja u simuliranom okruženju

Središnja briga studije bila je razumjeti je li plin vodik proizveden u laboratoriju dovoljan da omogući rast metanogenih arheja. Ovi posebni mikrobi sposobni su proizvoditi metan, pružajući tragove najranijim oblicima života. Tim je testirao rast metanogenih arheja u uvjetima bez kisika u Chemical Gardensu.

Kao model organizma za pokuse odabran je Methanocaldococcus jannaschii. Rezultati su bili razotkrivajući: arheje su pokazale eksponencijalni rast i prekomjerno izražene gene odgovorne za metabolizam acetil-CoA. Ova sposobnost mikroba da koriste plin vodik kao izvor energije pokazuje prilagodljivost ranih oblika života ekstremnim okruženjima.

Značaj rezultata za razumijevanje rane Zemlje

Istraživanje pokazuje da su stanice ostale blizu čestica makinavita, što je u skladu s geološkim nalazima iz drevnih hidrotermalnih izvora. Ovo otkriće sugerira da su kemijske reakcije do kojih dolazi tijekom taloženja minerala željeznog sulfida stvorile dovoljno energije za preživljavanje prvih stanica. Autori studije tvrde da bi ovaj oblik metanogeneze vodika mogao predstavljati evolucijski najstariju poznatu metodu proizvodnje energije.

Kombinirajući eksperimentalne rezultate i geološke dokaze, ova studija pridonosi cjelokupnom razumijevanju nastanka života na Zemlji. Nalazi bi također mogli poslužiti kao osnova za buduća istraživanja života u ekstremnim okruženjima na drugim nebeskim tijelima. Dodatne informacije o pozadini i detaljima ovog istraživanja mogu se pronaći na web stranici Sveučilište u Regensburgu, IMW Mainz i Priroda.com pronaći.