Rekordowe mikroorganizmy z głębin Pacyfiku
Najstarsze ożywione mikroby pochodzą z osadów liczących 101,5 miliona lat. Próbki pobrano z imponującej głębokości. Było to aż 75 metrów pod dnem morskim na Południowym Pacyfiku, co oznacza, że znajdowały się prawie 5,7 kilometra pod powierzchnią wody.
To są najstarsze mikroby ożywione ze środowiska morskiego — wyjaśnia Steven D’Hondt
Czytaj też: Nowy rozdział w historii życia na Ziemi został otwarty. Naukowcy z Cambridge rzucili wyzwanie naturze
Skala zjawiska robi wrażenie. Mikroorganizmy w osadach morskich stanowią od 12 do 45 procent całkowitej biomasy mikrobów, co przekłada się na około 0,6-2 procent całej żywej biomasy na Ziemi. Te dawne społeczności przetrwały przy minimalnych zasobach pokarmowych przez okres trudny do wyobrażenia. Badacze odnotowali, że zagęszczenie mikrobów w tych głębokich osadach wahało się od 220 do 5,5 miliona komórek na centymetr sześcienny. To znacznie mniej niż w osadach z obszarów przybrzeżnych, co pokazuje ekstremalne warunki ich długotrwałego przetrwania.
Jak obudzić mikroby po 100 milionach lat
Metodologia eksperymentu była niezwykle precyzyjna. Naukowcy inkubowali próbki z izotopowo znakowanym węglem i azotem, obserwując czy starożytne mikroby wykazują jakiekolwiek oznaki aktywności metabolicznej. Wyniki przeszły najśmielsze oczekiwania. W ciągu zaledwie 10 tygodni izotopy pojawiły się w mikrobach, dowodząc ich zdolności do aktywności metabolicznej, odżywiania się i rozmnażania. Niektóre z nich zareagowały wręcz spektakularnie, zwiększając swoją liczebność ponad dziesięć tysięcy razy w ciągu 68 dni inkubacji.
Nawet po 100 milionach lat głodu, niektóre mikroby mogą rosnąć, rozmnażać się i angażować w szeroki zakres aktywności metabolicznych, gdy zostaną zwrócone do świata powierzchniowego — dodaje D’Hondt
Zaskakujące było odkrycie, że większość ożywionych mikrobów to bakterie tlenowe, które potrzebują tlenu do przetrwania i wzrostu. Biorąc pod uwagę ekstremalne warunki ich długotrwałego uwięzienia, naukowcy spodziewali się raczej organizmów beztlenowych. Zaawansowane techniki badawcze, w tym nanometrowa spektrometria mas jonów wtórnych (NanoSIMS), pozwoliły na analizę aktywności pojedynczych komórek. Badacze przeanalizowali 6986 pojedynczych komórek, odkrywając że od 18,4 do 100 procent z nich wykazywało aktywność, ze średnią na poziomie imponujących 92 procent.
Co to znaczy dla naszej wiedzy o życiu?
To odkrycie fundamentalnie zmienia nasze postrzeganie możliwości życia w ekstremalnych warunkach. Mikroby te prawdopodobnie spowolniły swoje biologiczne procesy, prowadząc niezwykle powolne życie z minimalnym metabolizmem przez dziesiątki milionów lat. Implikacje dla astrobiologii są znaczące. Jeśli życie może przetrwać przez 100 milionów lat w tak trudnych warunkach na Ziemi, otwiera to nowe możliwości poszukiwania życia pozaziemskiego w środowiskach wcześniej uznawanych za całkowicie niegościnne.
Czytaj też: Jądro Ziemi przecieka. Nowe dowody wszystko zmieniają
Badania pokazały również, że odpowiedź na dodanie substratów była szybsza w przypadku włączania azotu niż węgla – średnio 3,09 raza szybsza. To sugeruje, że te starożytne mikroby miały szczególne zapotrzebowanie na związki azotowe po tak długim okresie ograniczeń. Średnie tempo wzrostu biomasy mikrobów w inkubacjach laboratoryjnych wynosiło 4,9 dnia, w zakresie od 1,4 do 17,8 dnia. To pokazuje, jak szybko te “śpiące” organizmy mogły powrócić do pełnej aktywności życiowej. W długofalowej perspektywie sukces badaczy może mieć znaczenie dla przyszłych misji kosmicznych i poszukiwania śladów życia na innych planetach, gdzie warunki są równie ekstremalne jak te panujące głęboko pod dnem oceanu.