Nie tylko niesporczaki mają moc

Wprawdzie niesporczaki mają w przyszłości przedłużyć nam życie, ale już teraz jest wiele innych organizmów ekstremofilnych, które się do tego przyczyniają. Dzięki ekstremofilom będziemy mogli także znaleźć życie w kosmosie.

Publikacja: 09.04.2024 13:31

Niesporczaki i inne ekstremofile pomogą znaleźć życie w kosmosie

Niesporczaki i inne ekstremofile pomogą znaleźć życie w kosmosie

Foto: 3Dstock/shutterstock

Z jednych kominów wydobywa się woda bogata w związki siarki tworząc środowisko ekstremalnie kwaśne, podczas gdy z inne, pełne rozpuszczonego baru, wapnia i krzemu, mają odczyn skrajnie alkaliczny. Biorąc pod uwagę wysokie ciśnienia, bo kominy znajdują się raczej w głębokich częściach oceanu, najgłębszy odkryty jest w Rowie Kajmańskim 5000 m pod powierzchnią wody, wydawać by się mogło, że warunki są skrajnie niekorzystne dla życia i nic tam się nie uchowa, a tymczasem w porównaniu z otaczającym dnem morskim strefy kominów hydrotermalnych cechują się 10 000-100 000 razy większym zagęszczeniem organizmów żywych. Organizmy, które tam żyją nazywamy ekstremofilami, ponieważ dobrze się mają w ekstremalnie trudnych warunkach, niegościnnych dla większość życia Ziemskiego, w tym ludzi, roślin i zwierząt.

„Badania nad ekstremofilami stanowią szczyt wiedzy ludzkiej w zakresie ograniczeń środowiskowych, w których formy życia mogą żyć, wytrzymać lub zachować swoją integralność i potencjał życiowy” – mówi współpracownik NASA, dr Ivan Paulino-Lima z Blue Marble Space Institute of Science 

Na dnie oceanów, nie wszędzie, a tylko tam gdzie jest wzmożona aktywność sejsmiczna, wywołana przez rozsuwające się płyty tektoniczne, występują szczególne struktury geologiczne zwane kominami termalnymi. Są one niczym innym jak szczelinami w powierzchni planety, w których nagrzewają się duże ilości wody morskiej tworząc środowisko o wyższej temperaturze niż otoczenie. Na dużych głębokościach temperatura wody wynosi około 2 stopni Celsjusza. Woda w kominie termalnym ma od 60 do prawie 500 stopni, a ponadto jest bogata jest w rozpuszczone składniki mineralne pochodzące ze skorupy ziemskiej.

Stworzenia, które uwielbiają ektremalne temperatury

Kominy to nie jedyne miejsce gdzie znajdziemy takie organizmy. Stwierdzono, że ekstremofile nie tylko przeżywają, ale rozwijają się w najbardziej nieprawdopodobnych środowiskach na Ziemi jeziorach alkalicznych, kwaśnych jeziorach osadnikowych czy drenażowych kopalń, ale także Rowie Mariańskim, suchych środowiskach, takich jak Sucha Dolina McMurdo i Pustynia Atakama, a nawet pod szelfami lodowymi na Antarktydzie. Jedne obywają się bez tlenu, za to inne rozkoszują się dużymi ilościami dwutlenku węgla, promieniowania kosmicznego i zakładają kolonie w miejscach pełnych metali ciężkich. Badanie ich to ciężkie wyzwanie, które musi podważyć tradycyjne koncepcje i metody badawcze. „Badania nad ekstremofilami stanowią szczyt wiedzy ludzkiej w zakresie ograniczeń środowiskowych, w których formy życia mogą żyć, wytrzymać lub zachować swoją integralność i potencjał życiowy” – mówi współpracownik NASA, dr Ivan Paulino-Lima z Blue Marble Space Institute of Science w rozmowie z Universe Today.

Badanie organizmów ekstremofilnych ma sens. Dla przykładu: badanie gejzerów w Parku Narodowym Yellowstone doprowadziło do odkrycia bakterii Thermus aquaticus. Dzięki niej odkryto polimerazę, enzym wspierający syntezę DNA, którą następnie wykorzystano do opracowania techniki reakcji łańcuchowej polimerazy (PCR) – to dzięki niej możemy sprawdzić m.in. czy zachorowaliśmy na Covid-19 i parę innych chorób. Po jakimś czasie dopiero okazało się, że aby badać tą ciepłolubną bakterię wcale nie trzeba było jeździć do odległego Yellowstone bo można ją znaleźć w bojlerach i rurach w okolicy Uniwersytetu Indiany w Bloomington. Później wyszło na jaw, że występuje wszędzie, zapewne także w naszych sitkach od prysznica czy bojlerach o ile temperatura płynącej w nich wody przekracza 55 i jest niższa od 102 stopni Celsjusza.

Prawdziwe „morsy” w przyrodzie

Nie tylko w „ciepłej” wodzie organizmy radzą sobie dobrze. Są takie, którym sprzyja chłód. Grupa naukowców z Universidade Federal da Integração Latino-Americana opublikowała właśnie wyniki badań, które prowadziła na Antarktydzie. Analizowali metabolity mikroorganizmów przystosowanych do zimna. Badacze twierdzą, że choć środowisko jest słabo zbadane, to ma „ma nieocenioną wartość biotechnologiczną”. Naukowcy wyizolowali z próbek osadów morskich grzyby strzępkowe i bakterie. Badając je ustalili, że wykazują one działanie przeciwnowotworowe „wobec ludzkich komórek raka trzustki, nie wykazując jednocześnie toksycznego działania na komórki nienowotworowe”. Inne preparaty, mimo minimalnych stężeń, wykazywały działanie przeciwbakteryjne. Zespół zapowiada kontynuację badań, o ile naukowcy zmuszą się aby znowu wyjść na ten straszny mróz.

Jednym z bardziej sympatycznych organizmów ekstremofilnych są niesporczaki, zwane też niedźwiadkami wodnymi. Przy wielkości maksimum 1,2 mm faktycznie trochę tak wyglądają. Ostatnio w mediach pojawiły się elektryzujące doniesienia naukowców, że białka niesporczaków mogą spowalniać procesy zachodzące w ludzkich komórkach. Eksperci twierdzą, że ich najnowsze odkrycie może być kluczem do zahamowania procesu starzenia w naszym organizmie. Biorąc pod uwagę, że niedźwiadek jest jednym z najbardziej odpornych stworzeń na naszej planecie wypada w te newsy wierzyć.

Niesporczaki to pospolite zwierzęta bezkręgowe. Mieszkają zwykle tam gdzie mokro.  Długość ich ciała waha się w przedziale 0,1–1,2 mm. Wyglądają jak tłustawy walec ze słabo wyodrębnioną głową, pokryty cienką skórą z czterema param nóg. Zwykle są przezroczyste i bezbarwne choć czasem przybierają kolor pokarmu jakim się aktualnie żywią. Te małe żyjątka mają pewną cechę, której możemy im zazdrościć – są niezbyt podatne na umieranie. Przeżyją zarówno mróz (prawie do zera bezwzględnego) jak i upał (ponad 150 st. C), wysokie (6000 atm.) i niskie ciśnienie, a nawet próżnię. Mogą nie pić przez 100 lat, solić ponad miarę, przeżyć zderzenie z przeszkodą przy prędkości prawie 3000km/h – choć w tym przypadku nie wszystkie, a jedynie 60 proc. Bez trudu znoszą też promieniowanie jonizujące 1000 razy silniejsze, niż „najtwardsze” inne zwierzę na Ziemi, a teraz jeszcze okazuje, że mogą wpłynąć na długowieczność człowieka. Niesporczaki mają się dobrze nawet w przestrzeni kosmicznej.  Ich ostatnia podróż kosmiczna odbyła się 3 czerwca 2021, kiedy to SpaceX wystrzelił 5000 niesporczaków na Międzynarodową Stację Kosmiczną.

Znalezienie życia w tak ekstremalnych środowiskach na Ziemi pomogło zmienić dyskusję na temat tego, gdzie naukowcy mogą znaleźć życie poza Ziemią. Szczególnie interesujące wydają się księżyce: Jowisza Europa i Saturna Enceladus, ze względu na istnienie na nich wewnętrznych oceanów ciekłej wody. Postawiono hipotezę, że na dnie tych oceanów mogą znajdować się kominy hydrotermalne, potencjalnie dostarczające składników odżywczych do życia, tak jak tutaj na Ziemi. Misja NASA Europa Clipper, która ma dotrzeć do Jowisza w 2030 r. sprawdzi jaki jest potencjał Europy w zakresie warunków do zamieszkania. „Badanie ekstremofili pozwala nam ustalić empiryczne i teoretyczne granice życia na Ziemi”, mówi dr Paulino-Lima. „Dzięki tym ograniczeniom możemy zawęzić poszukiwania życia poza Ziemią i ograniczyć siedliska, w których życie podobne do Ziemi mogłoby obecnie zamieszkiwać lub mogło zamieszkiwać w pewnym momencie w przeszłości”. Przy czym naukowcy dopuszczają „biochemiczną alternatywę”, czyli typ metabolizmu jakiego na Ziemi jeszcze nie odkryliśmy.

Życie może być tam, gdzie go najmniej szukamy

Tyle, że nie odkryliśmy nawet drobnego śladu życia poza naszą planetą, a tymczasem  ekstremofile dają możliwości zastosowania w niezliczonych gałęziach przemysłu, w tym w biotechnologii, naukach medycznych, przetwórstwie żywności i odzieży, w tym naprawie uszkodzeń DNA wynikających z niezliczonych powodów. Badanie ekstremofili to interdyscyplinarny wysiłek, obejmujący prace terenowe i eksperymenty laboratoryjne, których celem jest określenie, gdzie i jak możemy znaleźć życie, zarówno na Ziemi, jak i poza nią. To dzięki tym wysiłkom naukowcy starają się odpowiedzieć na niektóre z najtrudniejszych pytań w historii ludzkości, m.in. jak się tu dostaliśmy i czy jesteśmy sami?

Z jednych kominów wydobywa się woda bogata w związki siarki tworząc środowisko ekstremalnie kwaśne, podczas gdy z inne, pełne rozpuszczonego baru, wapnia i krzemu, mają odczyn skrajnie alkaliczny. Biorąc pod uwagę wysokie ciśnienia, bo kominy znajdują się raczej w głębokich częściach oceanu, najgłębszy odkryty jest w Rowie Kajmańskim 5000 m pod powierzchnią wody, wydawać by się mogło, że warunki są skrajnie niekorzystne dla życia i nic tam się nie uchowa, a tymczasem w porównaniu z otaczającym dnem morskim strefy kominów hydrotermalnych cechują się 10 000-100 000 razy większym zagęszczeniem organizmów żywych. Organizmy, które tam żyją nazywamy ekstremofilami, ponieważ dobrze się mają w ekstremalnie trudnych warunkach, niegościnnych dla większość życia Ziemskiego, w tym ludzi, roślin i zwierząt.

Pozostało 89% artykułu
2 / 3
artykułów
Czytaj dalej. Subskrybuj
Nauka
Superbohaterowie natury
Nauka
Dieta ketogeniczna może powodować starzenie. Niepokojące wyniki badań na myszach
Nauka
Człowiek poznał kolejną tajemnicę orangutana. Naczelny potrafi się leczyć
Nauka
Czy mała syrenka musi być biała?
Nauka
Kto przetrwa wojnę atomową? Mocarstwa budują swoje "Arki Noego"
Materiał Promocyjny
CERT Orange Polska: internauci korzystają z naszej wiedzy