Микроби, живеещи в блестящо оцветените горещи извори на Националния парк Йелоустоун, използват предимно водород за гориво, откритие от Университета на Колорадо в Боулдър твърди, че телата са подходящи за живот в екстремни среди на други планети и биха могли да допринесат за разбирането на бактериите в човешкото тяло.
Екип от биолози на CU-Boulder, ръководен от проф. Норман Пейс, един от водещите световни експерти по молекулярна еволюция и микробиология, публикува доклада си „Водород и биоенергетика в геотермалната система на Йелоустоун“ тази седмица в онлайн изданието на „Proceedings of the National“ Академия на науките.
Откритията на екипа, базирани на няколкогодишни изследвания в парка, опровергават популярната идея, че сярата е основният източник на енергия за малки организми, живеещи в термични характеристики.
„Изненада беше да открием, че водородът е основният енергиен източник за микробите в горещите извори“, каза Пейс. „Този проект е интересен и в контекста на микробиологията, тъй като е един от малкото пъти, когато успяхме да изучаваме микроби, за да получим информация за цяла екосистема. Това никога досега не е било възможно. "
Изследването е специално предназначено да определи основния източник на метаболитна енергия, която задвижва микробните общности в паркови характеристики с температури над 158 градуса по Фаренхайт. Не е известно, че фотосинтезата протича над тази температура.
Комбинация от три различни улики доведе изследователите да заключат, че водородът е основният източник на енергия. Генетичният анализ на сортовете микроби, живеещи в общностите с горещи извори, разкри, че всички те предпочитат водорода като енергиен източник. Те също наблюдават повсеместен Н2 във всички горещи извори в концентрации, достатъчни за микробна биоенергетика. Термодинамичните модели въз основа на полеви данни потвърждават, че метаболизмът на водород е най-вероятният източник на гориво в тези среди.
„Тази работа представя някои интересни свързани въпроси“, казва Джон Спиър, водещ автор на доклада. „Водородът е най-разпространеният елемент във Вселената. Ако има живот на друго място, може би водородът е неговото гориво “, каза Спиър. „Видяхме доказателства за вода на Марс и знаем, че на Земята водородът може да се произвежда биогенетично чрез фотосинтеза и ферментация или небиогенетично чрез реакция на вода с желязоносима скала. Възможно е небиогенните процеси да произвеждат водород на Марс и някои форми на живот на микроби биха могли да използват това ", каза той.
Има много примери за бактерии, живеещи в екстремни среди - включително човешкото тяло - използващи водород като гориво, според Спиър. „Последните проучвания показват, че бактерията Helicobacter pylori, която причинява язви, живее върху водорода вътре в стомаха“, казва Спиър. „Салмонелата метаболизира водорода в червата. Кара ме да се чудя колко различни видове микроби навън метаболизират водород в екстремни среди. "
Вместо да разчитат на традиционните техники на микробиологията, които използват култури, отглеждани в лабораторията, екипът на CU-Boulder използва методологията, разработена от Pace, за да анализира генетично състава на микробната общност, както се появи на полето. „Не разгледахме какво расте в културна чиния, разгледахме РНК от проби директно от полето“, каза Спиър.
"Никога досега не сме знаели какви микроби живеят в горещите извори Йелоустоун, а сега го правим", каза Пейс.
Използван е нов набор от инструменти за събиране на данни, някои от които никога досега не са били събирани. „Никой не е измервал концентрацията на водород в горещите извори преди, защото технологията е съществувала до преди около седем години. Сега можем да открием много ниски концентрации на водород във вода “, обясни Спиър.
„Намерихме много водород в горещите извори - безкрайно снабдяване с бактерии“, каза той. Измерванията на количеството на H2 във водата са регистрирани в горещи извори, потоци и геотермални отвори Йелоустоун в различни части на парка и през различни сезони. Във всички среди имаше концентрации, подходящи за енергийния метаболизъм.
Екипът използва компютърно генерирани термодинамични модели, за да установи дали водородът наистина е основният източник на енергия. „Можете да усетите миризма на сулфид във въздуха в Йелоустоун и приетата идея беше, че сярата е енергийният източник за живот в горещите извори“, каза Спиър. Не е така, според компютърните модели на екипа, изградени на полеви измервания на водород, сулфид, концентрация на разтворен кислород и други фактори.
Спиър каза, че е трудно да се изследва микробна екосистема. „Имаме достатъчно трудно да обясним какво се случва в гора, например, с всички преплитащи се системи. Не можем дори да видим микробна система. "
Екстракцията на проба беше опасна и деликатна операция. За да анализира точно цялата микробна общност на горещия извор, Spear трябваше да събере само толкова материал, колкото еластичната гума. Пробите от утайката се набиват в специални флакони за проби и веднага се замразяват в контейнери с течен азот, за да се запази микробната общност.
В извори, където няма утайка, Спиър събира проби от планктонни организми, като окачва стъклена пързалка във водата и позволява на микробите да се натрупват. „Бактериите са точно като нас. Те обичат да бъдат заедно, обичат да бъдат прикрепени към повърхност и обичат да им донасят храната - разтворен водород, в случая. “
Спиър обясни, че цветовете на горещите извори са резултат от взаимодействието между минералите и микробите, живеещи в басейните. По-горещата вода обикновено показва цветове от минерали, а по-хладната вода е домакин на фотосинтетичните пигменти.
"Въз основа на това, което видях в този анализ, мисля, че водородът вероятно води много живот в много среди", каза Спиър. „Това е част от спекулациите, но предвид броя и видовете бактерии, които метаболизират водорода, това вероятно е много стара форма на метаболизъм.
Това е важно, защото ни разказва за историята на живота на Земята “, каза той. „И ако работи по този начин на Земята, вероятно ще се случи другаде. Когато погледнете към звездите, във Вселената има много водород. "
Оригинален източник: Новини на UCB
