Keď baktérie požierajú kamene v antarktických hĺbkach Telepolis
800 metrov pod ľadovcami západnej Antarktídy sa nachádza jazero s bohatým ekosystémom a mnohými druhmi baktérií, na veľkú radosť astrobiológov
Medzinárodný tím vedcov pomocou najnovších vŕtacích techník a metód vzorkovania pôdy našiel ekosystém, ktorý je nedotknutý najmenej 120 000 rokov, 800 metrov pod ľadovou vrstvou západnej Antarktídy. Našli ľadovcové jazero, v ktorom žije množstvo druhov baktérií. Bez svetla sa živia usadenými horninami a získavajú kyslík z topenej vody.
V dnešnom vydaní časopisu Nature tím informuje o objave extrémofilných mikroorganizmov. Antarktický kontinent sa tak stáva najväčším neprebádaným ekosystémom na zemi. Skutočnosť, že sa v tomto nehostinnom prostredí darí mikróbom, ovplyvňuje aj hľadanie života vo vesmíre.
Celková hmotnosť mikrobiologického života na našej planéte je takmer nepredvídateľná. Mikrobiológovia odhadujú, že Bacillus & Co. je päťkrát až dvadsaťpäťkrát vyššia ako hmotnosť celej dnes žijúcej fauny. Je pochopiteľné, že doteraz veda skúmala prinajlepšom iba okrajové oblasti mikrokozmu a taxonomicky zaznamenávala najviac jedno percento jej obyvateľov.
Mikroorganizmy, ktoré sa prvýkrát objavili pred 3,4 miliardami rokov, sú na jednej strane medzi najstaršími živými bytosťami na zemi, na druhej strane sú zďaleka najúspešnejšími a zároveň najodolnejšími formami života na našej planéte.
Extrémni extrémofili
Sú prítomné prakticky všade a odolávajú extrémnym podmienkam prostredia. V polárnom morskom ľade, v horúcich prameňoch, s vysokými koncentráciami solí, za základných alebo kyslých podmienok, vo veľkých hĺbkach (bez svetla), pod vysokým tlakom, vo vesmíre (bez kyslíka) sa títo prežili ľahko množia.
Patria nielen k najexotickejším a najprispôsobivejším tvorom v našom svete, mohli tiež nájsť svoje výklenky na susednej planéte Mars a niektorých mesiacoch našej slnečnej sústavy - alebo si vytvoriť svoj domov niekde tam na iných extrasolárnych nebeských telách.
Existuje viac ako tucet rôznych kategórií rezistentných mikroorganizmov tejto farby, napríklad červená riasa Galdieria, ktorá patrí do extrémofilnej triedy termofilov. Zjavne sa baví na obarení horúcimi prameňmi Yellowstonského národného parku. Ďalším veľmi pôsobivým extrémofilom je baktéria Deinococcus radiodurans.
Tento jednobunkový organizmus, jeden z rádiofilov, ktorý mikrobiológovia vtipne nazývajú „Baktéria Conan“, sa vyznačuje veľmi výraznou odolnosťou proti žiareniu, pretože sa v chladiacej vode jadrových elektrární cíti ako doma.
Mikrobiálne kolónie v subglaciálnych oblastiach
Teraz medzinárodný interdisciplinárny tím vedcov okolo mikrobiológa Brenta C. Christnera z Louisianskej štátnej univerzity (štát USA Louisiana) informuje o objave mikrobiálneho ekosystému v západnej Antarktíde, ktorého zástupcovia patria do extrémofilnej triedy chladnomilných kryofilov a sú od seba vzdialení. znásobte akékoľvek slnečné žiarenie.
V odbornom článku, ktorý bol dnes uverejnený v magazíne Nature, vedci popisujú bohaté a z hľadiska biodiverzity veľké spoločenstvo mikroorganizmov, ktoré našli biotop v ľadovcovom jazere 800 metrov pod ľadovou pokrývkou západnej Antarktídy.
Je to vôbec prvýkrát, čo môžu mikrobiológovia a geovedci odobrať vzorky vody a sedimentov z podľadovcového ľadovcového jazera v hĺbke 800 metrov pomocou najnovších vŕtacích techník a metód vzorkovania pôdy. Otázka, či môže mikrobiálny život prežiť v ľadovcových jazerách Antarktídy, bola kontroverzne diskutovaná dodnes.
Teraz sa to však uvádza na pravú mieru, pretože vedci okolo spoločnosti Christner našli v týchto oblastiach po prvýkrát kolónie mikroorganizmov. "Skrytý pod ľadom Antarktídy, v hĺbke pol míle, je neprebádanou súčasťou našej biosféry. WISSARD nám umožnil nahliadnuť do podstaty tamojšieho mikrobiologického života," hovorí Brent Christner, hlavný autor aktuálneho vydania časopisu Nature -Post.
Prvá analýza na mieste
WISSARD je skratka pre „Whillan's Ice Stream Subglacial Access Research Drilling Project“, výskumný projekt podporovaný americkou Národnou vedeckou nadáciou (NSF) sumou 20 miliónov dolárov, v ktorej boli počas vrtov po prvý raz extrahované jednobunkové organizmy z hlbín Antarktídy.
Tím WISSARD odobral prvé vzorky z ľadovcového jazera 28. januára 2013. O niekoľko hodín neskôr boli schopní zistiť prvé živé bunky v mikroskope počas prvej inventúry na mieste, predtým ako vedci potom pripravili vzorky na prepravu, vzduchotesne ich uzavreli, zabalili v nárazoch a odoslali do rôznych laboratórií, kde ich podrobili intenzívnym chemickým a biologickým analýzam boli.
Na zistenie mikrobiálnej aktivity nasledovali v laboratóriách ďalšie vyšetrenia silnými mikroskopmi. Vedci ďalej sekvenovali DNA plávajúcu vo vode a tiež kultivovali mikróby nájdené v laboratórnych podmienkach.
Podľa Martyna Trantera z University of Bristol (UK) je možné teraz vidieť výsledok uvedený v časopise Nature, ako vysvetľuje glaciológ v článku News & Views, ktorý je priložený k dokumentu Nature:
Táto správa je míľnikom v polárnom výskume, pretože vďaka odberu vzoriek bez kontaminácie jasne prvýkrát ukazuje, že mikróby sú prítomné vo vode a v sedimentárnej hornine - 800 metrov pod ľadom, čo je ľadové jazero Whillanského jazera pri teplote mínus 0,17. Celzia.
130 000 buniek a 3931 jednobunkových druhov
Vedci našli v jazere 130 000 buniek na mililiter, čo zhruba zodpovedá priemernej hustote mikróbov v hlbokomorských vodách. 130 000 živých buniek, ktoré možno priradiť k 3 931 rôznym typom baktérií a skupinám archeí (primordiálnych baktérií). Toto robí mikrobiálnu komunitu v ľadovcovom jazere oveľa zložitejšou, ako by človek čakal od ekosféry, ktorá bola izolovaná od zvyšku sveta niekoľko stotisíc rokov.
"Bol som prekvapený, aký bohatý je ekosystém. Je to veľmi pôsobivé," hovorí mikrobiológ a biogeochemik John C. Priscu z Montanskej štátnej univerzity v Bozemane v Montane, ktorý sa pričinil o objav.
Vzorky skutočne hovoria jasným jazykom. Tvrdia, že mikroorganizmy v jazere Whillans prežili najmenej 120 000 rokov alebo až milión rokov bez slnečného žiarenia poskytujúceho energiu a ďalej od fotosyntézy. „Máme tu prosperujúci ekosystém,“ hovorí David Pearce, mikrobiológ z Northumbria University v Anglicku. „Je to prvýkrát, čo sme mali skutočný prehľad o tom, ktoré organizmy ležia pod antarktickým kontinentom.“
Dobre dezinfikované
Pretože existuje veľa zástupcov 3931 aktívnych bakteriálnych druhov a nájdených archaea, o ktorých je známe, že získavajú energiu zo sedimentárnych hornín, Christner a jeho kolegovia predpokladajú, že väčšina jednobunkových organizmov získava potravu pod vrstvou ľadu rovnakým spôsobom a navyše z taveniny sa extrahuje požadovaný kyslík.
Veľký výber kulinárskych jedál nezostáva pre baktérie, ktoré žijú v neustálej tme a izolované, pretože - na rozdiel od svojich kolegov z hlbokého mora - je povrch ako dodávateľ živín (mŕtve riasy a rôzne iné organizmy) úplne eliminovaný.
Tím WISSARD musel byť pri vŕtaní mimoriadne opatrný. Museli napokon zabrániť kontaminácii biotopov, ktoré boli za každých okolností dlho izolované od okolitého sveta. Za týmto účelom vedci najskôr vypracovali metódu, pomocou ktorej je možné vykonávať vŕtanie a odber vzoriek bez kontaminácie vzorky organizmami pochádzajúcimi zo zemského povrchu.
Za týmto účelom permanentne ožarovali teplovodný vrták a meracie prístroje a nádoby na vzorky UV svetlom. Zjavne sa im podarilo dostať na denné svetlo vzorky čistej vody a hornín.
400 zosieťovaných subglaciálnych jazier
Vedci prvýkrát zistili tekutú vodu pod hrubou vrstvou ľadu v Antarktíde pred 41 rokmi. Odvtedy geológovia lokalizovali pomocou radaru a satelitu takmer 400 subglaciálnych jazier, ktoré ležia pod antarktickými ľadovými štítmi, ktoré sú v priemere hrubé tri kilometre.
Subglaciálne jazerá v Antarktíde sú pre mikrobiológov veľmi zaujímavé, pretože ich hrubá ľadová pokrývka ich účinne chránila pred okolitým svetom a slnkom po milióny rokov, takže všetky jednobunkové organizmy potenciálne žijúce v tomto prostredí sú doslova zachované.
Zatiaľ čo najväčšie a najslávnejšie ľadovcové jazero v Antarktíde, jazero Vostok, je 250 kilometrov dlhé a 50 kilometrov široké a hlboké až 1 200 metrov, ľadovcové jazero preskúmané tímom WISSARD, jazero Whillans, je iba asi 60 kilometrov štvorcových - a mínus 0,17 stupňa Celzia.
Vedci majú podozrenie, že 400 jazier pod Antarktídou je prepojených sieťou subglaciálnych riek. Týmto spôsobom dochádza k vyrovnaniu tlaku - a medzi nimi k transportu vody. Avšak tam, kde presne našli mikróby svoje výklenky v subglaciálnych oblastiach, zostáva nateraz úplne otvorené. „Musíme tam ísť a odobrať vzorky z jazier,“ vyzýva Priscu.
Ľadový mesiac Európa na vzostupe
To, že sa mikroorganizmy množia v úplnej tme takmer milión rokov pod 800 metrov hrubým ľadovým pancierom, privádza na scénu aj astrobiológov. Jupiter mesiac Európa sa opäť dostáva do centra pozornosti. Astrobiológovia koniec koncov považujú štvrtý najväčší z doteraz známych 67 mesiacov Jupitera za najteplejšieho kandidáta na mimozemský život v našej slnečnej sústave.
Pravdepodobnosť potenciálneho života v Európe sa zvýšila, keď výskumná sonda NASA Galileo našla pri svojom prelete ponad Európu vo vzdialenosti iba 351 kilometrov jasný dôkaz, že nespočetné množstvo trhlín na povrchu nebolo ničím iným ako prasklinami medzi obrovské ľadové kryhy.
Ľadové tabule, ktoré neustále menia svoju polohu tak, že môžu plávať iba na jednej tekutine. Tekutý oceán vody existuje 100 kilometrov pod európskou ľadovou plochou. A podľa mnohých exobiológov by v ňom mohli prosperovať mikroorganizmy alebo dokonca primitívne mnohobunkové bunky.
Pre vedúceho projektu štúdie WISSARD Brenta Christnera súčasný nález extremofilov žijúcich pod antarktickým ľadovým štítom nepochybne tiež zvyšuje pravdepodobnosť mikrobiálneho života v Európe.
Na otázku, či nedávny objav priniesol ďalší argument na ospravedlnenie misie v Európe, odpovedal Christner Telepolis:
Určite je možné nájsť veľa súvislostí medzi subglaciálnym jazerom Whillans a oceánom Jupiterovho mesiaca Európa. Ale nakoniec rozdiely prevážia rozdiely. Podľa môjho názoru je mesiac Európa stále hodnotným cieľom. Mali by sme to preskúmať a hľadať tam živé organizmy.
Anglický glaciológ Martyn Tranter sa tiež domnieva, že súčasný nález má astrobiologické následky:
Objav autorov nastoľuje otázku, či by mikróby na mimozemských nebeských telách pod ľadovými kryhami mohli jesť aj usadené horniny, napríklad na Marse. Táto myšlienka má teraz opäť väčšiu trakciu.
Video WISSARD a práce na mieste (prvé video).