Staroveké zdroje energie: Mikrobiológovia dešifrujú život v minulosti

Staroveké zdroje energie: Mikrobiológovia dešifrujú život v minulosti

Interdisciplinárny tím mikrobiológov a geológov výrazne pokročil v štúdiu najstarších foriem života na Zemi. V nedávno publikovanom článku v časopise Nature Ecology & Evolution vedci dokumentujú svoje laboratórne experimenty, ktoré simulovali podmienky, ktoré existovali na Zemi asi pred štyrmi miliardami rokov. Štúdia sa zamerala na „čiernych fajčiarov“ – hydrotermálne prieduchy, ktoré sa vyskytujú v hlbinách oceánov. Toto prostredie mohlo zohrať kľúčovú úlohu pri vzniku života, pretože v sebe ukrýva jedinečné chemické procesy.

V experimentoch vedci vytvorili takzvané „chemické záhrady“, ktoré predstavujú miniatúrne verzie čiernych fajčiarov. Tieto umelé štruktúry umožňujú obnoviť chemické reakcie, ktoré sa vyskytujú v hlbokom mori, najmä reakciu medzi železom a sírou, ktorá vedie k tvorbe minerálov sulfidu železa. Vzniká tak plynný vodík (H2), potenciálny zdroj energie pre mikroorganizmy. Táto produkcia vodíka mohla byť dôležitá na podporu mikróbov, ktoré ho potrebujú na výrobu metánu.

Rast archaea v simulovaných prostrediach

Ústredným záujmom štúdie bolo pochopiť, či plynný vodík vyrobený v laboratóriu je dostatočný na to, aby umožnil rast metanogénnych archaea. Tieto špeciálne mikróby sú schopné produkovať metán a poskytujú vodítka k najskorším formám života. Tím testoval rast metanogénneho archaea v podmienkach bez kyslíka v chemických záhradách.

Ako modelový organizmus pre experimenty bol vybraný Methanocaldococcus jannaschii. Výsledky boli odhaľujúce: archaea vykazovala exponenciálny rast a nadmerne exprimované gény zodpovedné za metabolizmus acetyl-CoA. Táto schopnosť mikróbov využívať plynný vodík ako zdroj energie demonštruje prispôsobivosť raných foriem života extrémnym prostrediam.

Význam výsledkov pre pochopenie ranej Zeme

Výskum ukazuje, že bunky zostali blízko k časticiam mackinawitu, čo je v súlade s geologickými nálezmi v starovekých hydrotermálnych prieduchoch. Tento objav naznačuje, že chemické reakcie, ku ktorým dochádza počas zrážania minerálov sulfidu železa, vytvorili dostatočnú energiu na to, aby prvé bunky prežili. Autori štúdie tvrdia, že táto forma vodíkovej metanogenézy môže predstavovať evolučne najstarší známy spôsob výroby energie.

Kombináciou experimentálnych výsledkov a geologických dôkazov táto štúdia prispieva k celkovému pochopeniu vzniku života na Zemi. Zistenia by tiež mohli poskytnúť základ pre budúci výskum života v extrémnych prostrediach na iných nebeských telesách. Ďalšie informácie o pozadí a podrobnostiach tohto výskumu možno nájsť na webovej stránke spoločnosti Univerzita v Regensburgu, IMW Mainz a Nature.com nájsť.