Starodavni viri energije: mikrobiologi dešifrirajo življenje v preteklosti

Starodavni viri energije: mikrobiologi dešifrirajo življenje v preteklosti

Interdisciplinarna skupina mikrobiologov in geologov je dosegla pomemben napredek pri proučevanju najzgodnejših oblik življenja na Zemlji. V nedavno objavljenem članku v reviji Nature Ecology & Evolution znanstveniki dokumentirajo svoje laboratorijske poskuse, ki so simulirali pogoje, ki so obstajali na Zemlji pred približno štirimi milijardami let. Študija je bila osredotočena na "črne kadilce" - hidrotermalne odprtine, ki se pojavljajo v globinah oceanov. To okolje je morda igralo ključno vlogo pri nastanku življenja, saj vsebuje edinstvene kemične procese.

V poskusih so raziskovalci ustvarili tako imenovane "kemične vrtove", ki predstavljajo miniaturne različice črnih kadilcev. Te umetne strukture omogočajo poustvarjanje kemičnih reakcij, ki se dogajajo v globokem morju, zlasti reakcije med železom in žveplom, ki vodi do tvorbe mineralov železovega sulfida. Pri tem nastaja vodikov plin (H2), potencialni vir energije za mikroorganizme. Ta proizvodnja vodika je bila morda pomembna za podporo mikrobom, ki ga potrebujejo za proizvodnjo metana.

Rast arhej v simuliranih okoljih

Osrednja skrb študije je bila razumeti, ali vodikov plin, proizveden v laboratoriju, zadostuje za rast metanogenih arhej. Ti posebni mikrobi so sposobni proizvajati metan, kar zagotavlja namige za najzgodnejše oblike življenja. Ekipa je testirala rast metanogenih arhej v pogojih brez kisika v Chemical Gardens.

Methanocaldococcus jannaschii je bil izbran kot modelni organizem za poskuse. Rezultati so bili razkrivajoči: arheje so pokazale eksponentno rast in prekomerno izražene gene, odgovorne za metabolizem acetil-CoA. Ta sposobnost mikrobov, da uporabljajo vodikov plin kot vir energije, dokazuje prilagodljivost zgodnjih življenjskih oblik na ekstremna okolja.

Pomen rezultatov za razumevanje zgodnje Zemlje

Raziskava kaže, da so celice ostale blizu delcev makinavita, kar je skladno z geološkimi ugotovitvami v starodavnih hidrotermalnih vrelcih. To odkritje nakazuje, da so kemične reakcije, do katerih pride med obarjanjem mineralov železovega sulfida, ustvarile dovolj energije za preživetje prvih celic. Avtorji študije trdijo, da lahko ta oblika metanogeneze vodika predstavlja evolucijsko najstarejšo znano metodo proizvodnje energije.

S kombinacijo eksperimentalnih rezultatov in geoloških dokazov ta študija prispeva k splošnemu razumevanju nastanka življenja na Zemlji. Ugotovitve bi lahko predstavljale tudi osnovo za prihodnje raziskave življenja v ekstremnih okoljih na drugih nebesnih telesih. Več informacij o ozadju in podrobnostih te raziskave je na voljo na spletni strani Univerza v Regensburgu, IMW Mainz in Nature.com najti.