Gamle energikilder: Mikrobiologer tyder liv i fortiden

Gamle energikilder: Mikrobiologer tyder liv i fortiden

Et tverrfaglig team av mikrobiologer og geologer har gjort betydelige fremskritt i å studere de tidligste livsformene på jorden. I en nylig publisert artikkel i tidsskriftet Nature Ecology & Evolution dokumenterer forskerne sine laboratorieeksperimenter som simulerte forhold som eksisterte på jorden for rundt fire milliarder år siden. Fokus for studien var på "svarte røykere" - hydrotermiske ventiler som oppstår i havets dyp. Dette miljøet kan ha spilt en avgjørende rolle i livets fremvekst fordi det rommer unike kjemiske prosesser.

I eksperimentene opprettet forskerne såkalte "kjemiske hager" som representerer miniatyrversjoner av de svarte røykerne. Disse kunstige strukturene gjør det mulig å gjenskape kjemiske reaksjoner som oppstår i dyphavet, spesielt reaksjonen mellom jern og svovel som fører til dannelse av jernsulfidmineraler. Dette produserer hydrogengass (H2), en potensiell energikilde for mikroorganismer. Denne hydrogenproduksjonen kan ha vært viktig for å støtte mikrober som trenger det for å produsere metan.

Vekst av arkea i simulerte miljøer

En sentral bekymring for studien var å forstå om hydrogengassen produsert i laboratoriet er tilstrekkelig til å muliggjøre vekst av metanogene arkea. Disse spesielle mikrobene er i stand til å produsere metan, og gir ledetråder til de tidligste livsformene. Teamet testet veksten av den metanogene arkea under oksygenfrie forhold i Chemical Gardens.

Methanocaldococcus jannaschii ble valgt som modellorganisme for forsøkene. Resultatene var avslørende: archaea viste eksponentiell vekst og overuttrykte gener som var ansvarlige for acetyl-CoA-metabolisme. Denne evnen til mikrober til å bruke hydrogengass som energikilde demonstrerer tidlige livsformers tilpasningsevne til ekstreme miljøer.

Resultatenes betydning for å forstå den tidlige jorden

Forskningen viser at cellene forble nær macinawitt-partikler, i samsvar med geologiske funn gjort i eldgamle hydrotermiske ventiler. Denne oppdagelsen antyder at kjemiske reaksjoner som oppstår under utfellingen av jernsulfidmineraler genererte tilstrekkelig energi til at de første cellene kunne overleve. Forfatterne av studien hevder at denne formen for hydrogenmetanogenese kan representere den evolusjonært eldste kjente metoden for å produsere energi.

Ved å kombinere eksperimentelle resultater og geologiske bevis, bidrar denne studien til den generelle forståelsen av fremveksten av liv på jorden. Funnene kan også gi grunnlag for fremtidig forskning på liv i ekstreme miljøer på andre himmellegemer. Ytterligere informasjon om bakgrunnen og detaljer om denne forskningen finnes på nettsiden til Universitetet i Regensburg, IMW Mainz og Nature.com å finne.