Istraživači s Princetona otkrili su koloniju bakterija koja živi više od 3 km pod zemljom. Pronalazeći život u ovim ekstremnim uvjetima, znanstvenici proširuju svoje razumijevanje koje vrste navika mogu podržavati život.
Istraživačka skupina pod vodstvom Princetona otkrila je izoliranu zajednicu bakterija skoro dvije milje pod zemljom koja svu svoju energiju crpi iz propadanja radioaktivnih stijena, a ne od sunčeve svjetlosti. Prema članovima tima, otkriće sugerira da život može postojati u sličnim ekstremnim uvjetima čak i na drugim svjetovima.
Samoodrživa bakterijska zajednica, koja uspijeva u podzemnim vodama bogatim hranjivim tvarima, pronađenim u blizini južnoafričkog rudnika zlata, izolirana je od Zemljine površine nekoliko milijuna godina. Predstavlja prvu skupinu mikroba za koje se zna da ovise isključivo o geološki proizvedenim vodikovim i sumpornim spojevima. Ekstremni uvjeti u kojima bakterije žive slični su onima s rane Zemlje, potencijalno nudeći uvid u prirodu organizama koji su živjeli mnogo prije nego što je naš planet imao atmosferu s kisikom.
Znanstvenici, koji potječu iz devet institucija koje su surađivale, morale su se zakopati 2,8 kilometara ispod površine našeg svijeta kako bi pronašle ove neobične mikrobe, što je navelo znanstvenike da nagađaju da život može postojati u sličnim okolnostima drugdje u Sunčevom sustavu.
"Ono zbog čega mi sokovi stvarno teku je mogućnost života ispod površine Marsa", rekao je Tullis Onstott, profesor geoznanosti na Sveučilištu Princeton i vođa istraživačkog tima. „Te su bakterije bile odsječene sa površine Zemlje dugi milijuni godina, ali uspijevale su u uvjetima u kojima bi se većina organizama smatrala nepristupačnim za život. Mogle li se ove bakterijske zajednice uzdržavati bez obzira što se dogodilo na površini? Ako je to slučaj, povećava se mogućnost da bi organizmi mogli preživjeti čak i na planetama čija je površina odavno postala beživotna. "
Onstottov tim objavio je svoje rezultate u broju za časopis Science, 20. listopada. Istraživačka skupina uključuje prvoga autora Li-Hunga Lina, koji je mnoge analize izveo kao doktorski student na Princetonu, a zatim kao postdoktorski istraživač u Carnegie instituciji.
"Te su bakterije doista jedinstvene, u najčišćem smislu te riječi", rekao je Lin, sada na Nacionalnom sveučilištu u Tajvanu. „Znamo koliko su izolirane bakterije bile jer su analize vode u kojoj žive pokazale da je vrlo stara i da nije razrijeđena površinskom vodom. Uz to, otkrili smo da ugljikovodici u okolišu ne potječu od živih organizama, kao što je to uobičajeno, te da izvor vodika potrebnog za njihovo disanje dolazi iz razgradnje vode radioaktivnim raspadom urana, torija i kalija. "
Budući da je podzemna voda koju je tim uzorkovao radi pronalaska bakterija dolazi iz više različitih izvora, još uvijek je teško utvrditi koliko dugo su bakterije izolirane. Tim procjenjuje da je vremenski okvir negdje između tri i 25 milijuna godina, što implicira da su živa bića čak i prilagodljivija nego što se nekada mislilo.
"Iznenađujuće znamo malo o podrijetlu, evoluciji i ograničenjima života na Zemlji," rekla je biogeokemičarka Lisa Pratt, koja je vodila doprinos Sveučilištu Indiana Bloomington projektu. „Znanstvenici tek počinju proučavati raznolike organizme koji žive u najdubljim dijelovima oceana, a stjenovita kora na Zemlji gotovo je neistražena na dubinama većoj od pola kilometra ispod površine. Organizmi koje opisujemo u ovom radu žive u potpuno drugačijem svijetu od onog kojeg poznajemo na površini. "
Taj podzemni svijet, rekao je Onstott, predstavlja bazen bez vruće slane vode pod pritiskom koji smrdi sumporom i štetnim plinovima za koje ljudi ne bi mogli doći do zraka. No, novootkrivene bakterije, koje su u velikoj mjeri povezane s podjelom mikroba Firmicutes koja postoji u blizini podmorskih hidrotermalnih otvora, cvjetaju tamo.
"Zračenje omogućava proizvodnju puno sumpornih spojeva koje ove bakterije mogu koristiti kao visoko energetski izvor hrane", rekao je Onstott. "Za njih je to poput jela krumpir krumpira."
No, dolazak istraživačkog tima donio je jednu tvar u podzemni svijet koja se, iako vitalna za čovjekov opstanak, pokazala za kobnu za mikrobe - zrak s površine.
"Čini se da ovi stvaratelji imaju stvarni problem s izloženošću kisiku", rekao je Onstott. "Ne možemo ih izgleda održavati živima nakon što ih uzmemo uzorak. Ali budući da ovo okruženje toliko sliči ranoj Zemlji, ono nam daje odgovor na to koja bića su mogla postojati prije da smo imali atmosferu s kisikom. "
Onstott je rekao da su prije stotine milijuna godina neke od prvih bakterija na planeti mogle napredovati u sličnim uvjetima i da bi novootkriveni mikrobi mogli baciti svjetlo na istraživanje porijekla života na Zemlji.
"Ove bakterije su vjerojatno blizu osnove stabla za bakterijsku domenu života", rekao je. "Možda su genealoški prilično drevni. Da bismo to saznali, trebat ćemo ih usporediti s drugim organizmima kao što su Firmicutes i drugim takvim bićima koja vole toplinu iz dubokih morskih otvora ili izvora. "
Istraživački tim gradi mali laboratorij 3,8 kilometara ispod površine u regiji Witwatersrand u Južnoj Africi kako bi obavio daljnje istraživanje novootkrivenog ekosustava, rekao je Onstott, koji se nada da će ti nalazi biti od koristi kada buduće svemirske sonde budu poslane da traže život na drugim planetima.
"Veliko je pitanje za mene kako se ta stvorenja uzdržavaju?" Rekao je Onstott. „Je li ovaj soj bakterija evoluirao tako da posjeduje sve karakteristike koje su potrebne da bi sam preživio ili rade sa drugim vrstama bakterija? Sigurna sam da će imati još iznenađenja za nas, a koji će nam jednog dana pokazati kako i gdje drugdje tražiti mikrobe. "
Ostali autori ovog rada uključuju Johanna Lipmann-Pipke iz GeoForschungsZentrum, Potsdam, Njemačka; Erik Boice sa sveučilišta Indiana; Barbara Sherwood Lollar sa Sveučilišta u Torontu; Eoin L. Brodie, Terry C. Hazen, Gary L. Andersen i Todd Z. DeSantis iz Nacionalnog laboratorija Lawrencea Berkeleyja, Berkeley, Calif; Duane P. Moser iz Instituta za istraživanje pustinja, Las Vegas; i Dave Kershaw iz rudnika Mponeng, Anglo Gold, Johannesburg, Južna Afrika.
Pratt i Onstott godinama surađuju kao dio Instituta za astrobiologiju Indiane-Princeton-Tennessee (IPTAI), istraživačkog centra financiranog od NASA-e, usredotočenog na dizajniranje instrumenata i sondi za otkrivanje života u stijenama i dubokim podzemnim vodama na Zemlji tijekom planiranja podzemnog istraživanja Mars. IPTAI-jeve preporuke za NASA-u temeljit će se na nalazima o kojima je riječ u znanstvenom izvješću.
Ovaj rad je također podržan stipendijama Nacionalne zaklade za znanost, Ministarstva energetike SAD-a, Nacionalnog vijeća za znanost Tajvana, Vijeća za prirodne znanosti i inženjerstvo u Kanadi, Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, Njemačka istraživačka zaklada) i Killam Fellowships Programme ,
Izvorni izvor: Vijesti sa sveučilišta Princeton
