Mikrob nazvaný Candidatus Desulforudis audaxviator je monospecifickým rodem bakterií. Na délku má okolo čtyř mikrometrů a daří se mu v hloubkách 1,5–3 kilometrů pod zemským povrchem. Jeho život je navázán na radioaktivní rozpad minerálů v okolní hornině. Kredit: Wikipedia, volné dílo.

Mikroba velkého 4 mikrometry objevil tým vědců vedeným Tullisem Onstottem už v roce 2008. Došlo k tomu při pátrání po existenci života ve zlatém dole Mponeng. V hloubce 2,8 km pod povrchem zjistil přítomnost živé hmoty odkázané na chemické reakce vyvolané radioaktivitou. Hnací silou tamního života je rozpad uranu, přítomného v okolní hornině. Mikroba vědci pokřtili na Candidatus Desulforudis audaxviator. Důkaz jeho existence umožnil až vědní obor zvaný environmentální genomika. Událo se to takto. V hloubce téměř tří kilometrů vědci odebrali z tamního zlomu cca 5 600 litrů vody. Tu přefiltrovali, čímž získali fragmenty DNA. Teprve až sekvenování získaných různě dlouhých útržků genetického kódu začalo dávat představu o bizarnostech životní formy schopné žít bez kyslíku, bez světla i bez pro život obvyklých zdrojů energie. Původní předpoklad byl, že půjde o nějaký složitý ekosystém vzájemně na sebe vázaných různých druhů úzce specializovaných mikrobů. Představa komunity, kde ten dělá to a ten zas tohle, vzala brzo za své. Ukázalo se, že 99,9 procenta DNA pocházelo z jediného organismu - bakterie. A že ten nepatrný zbytek, je nejspíš jen kontaminací, k níž došlo v dole při odběru vody, nebo v laboratoři z polétavého prachu při práci se vzorky.

Zajímavé na objevené bakterii bylo, že má poměrně velký genom. U genů kódujících proteiny vědci došli k číslu 2 157. Řada z nich je stejná, jaké se vyskytují i u mikrobů zvaných archea. I jejich specialitou je schopnost obstát v extrémních podmínkách.

Z předchozích výzkumů prováděných na archeích se už vědělo, který gen k čemu slouží. Z genových sekvencí hlubokozemského mikroba se tak dalo vyčíst, jakými enzymatickými systémy je odhalený organismus vybaven, a čeho je schopen.

Lokalita Mponeng v Jihoafrické Republice je místem prvního objevu mikroorganismu Candidatus Desulforudis audaxviator. Jde o Důl na zlato, který je považován za nejhlubší na světě, šachty sahají do hloubky čtyř kilometrů a sestup na dno trvá přes hodinu. Kredit: JMK. Wikipedia, CC BY-SA 4.0

Umí si například získávat uhlík z rozpuštěného oxidu uhličitého. Má aparát pro fixaci dusíku a redukci síranu. Zdrojem vodíku potřebného pro dýchání je pro bakterii rozklad vody následkem radioaktivního rozpadu uranu, thoria a draslíku. Aby nedošlo k omylu, tak i když se o něm říká, že se živí radiací, tak to není tak úplně pravda. Neobejde se bez ní, ale využívá toho, že radiace v hornině produkuje sloučeniny síry, až ty teprve bakterie využije jako zdroj své energie. Další zajímavosti spojené s tímto životem jsou, že zvládá teplotu až 60° C a že v přítomnosti kyslíku bleskově hyne.

Jak už jsme si řekli, tak objev byl učiněn v hloubce téměř tří kilometrů. Ve vodní kapse, která byla zcela obklopena nepropustnou horninou. Analýzy tamní vody prokázaly, že nebyla kontaminována povrchovou vodou po miliony let. To znamená, že i tamní život neměl kontakt se zemským povrchem miliony let. Navíc i geny bakterie svědčící o způsobu obživy potvrzují, že kontakt s kyslíkem by pro ně nutně byl smrtící.

Snímek zařízení, jímž vědci z Bigelow Laboratory for Ocean Sciences získávali z hloubek země vzorky v Údolí smrti (Kalifornie, USA). I tam se přítomnost mikrobů Candidatus Desulforudis podařilo prokázat. Kredit: Duane Moser, Desert Research Institute.

Proč to tak zdůrazňujeme? Inu proto, že v nejnovějším čísle specializovaného časopisu pro mikrobiální ekologii ISME vyšla studie, jejíž závěry jsou neméně zajímavé. Praví se v ní, že zmíněný organismus našli i v sousedních zlatých dolech v Africe ale rovněž i při vrtání do amerického a asijského kontinentu. Místa jsou od sebe vzdušnou čarou vzdálena tisíce kilometrů (nejvzdálenější je od Afriky 16 400km). A pokud jde o hloubky výskytu, tak vždy přesahovaly kilometr, s maximem tří kilometrů.

Vezmeme-li v úvahu, že kyslík je pro tyto organismy jedem, tak jejich přenos vzduchem, lze vyloučit. Vysvětlit, že se z kontinentu na kontinent nějak prokutal pod zemí v hloubce tří kilometrů, také neobstojí. Když k tomu přičteme fakt, že jde o organismy, které co se genomů týče, jakoby si z oka vypadly, zbývá jediné vysvětlení. Vznikly ze společného předka a muselo to být relativně nedávno. Právě to ale popírá ten jejich nový nález na různých kontinentech. Z něj plyne, že společný předek žil v době, než se Amerika, Afrika a Eurasie od sebe začaly oddělovat a to už mluvíme o době existence kontinentu, kterému říkáme Pangea.

Za celou tu komplikaci mohou genetici, když jim na 126 jednotlivých genomech ze tří kontinentů vyšlo, že mají více než 99,2% nukleotidovou identitu. Zjednodušeně řečeno, ať už jde o mikrobiálního Afričana, Američana, či Asiata, všichni si jsou rovni a jejich evoluce jakoby v tomto případě doslova zamrzla, a už jí to trvá 170 milionů let. Do dnešní doby není znám organismus, který by se tak choval. Vědci spekulují, že by mohlo jít o zatím nepozorovanou schopnost vysoce věrných replikací a opravných mechanismů. Do stávajícíh schémat, jak probíhá evoluce, chování tohoto organismu moc nezapadá, natož když ještě vezmeme v úvahu, že radioaktivita je jejich takřka denním chlebem... Není divu, že jim vědci teď dali přezdívku „živé fosilie“. Náleží jim právem.

Závěr

Ještě nedávno jsme neměli ani tušení, že něco takového existuje. Ani dnes stále ještě nevíme, zda to má generační interval desítky měsíců, nebo celá desetiletí, a přitom hluboko podzemní mirobi dohromady mají tvořit okolo 10 % veškeré biomasy na Zemi…

S nezakrývaným straněním všemu živému: Genetici pokořili astrofyziky. Už tu svou „mikrobiální temnou hmotu planety“ našli.

Literatura

Eric D. Becraft et al, Evolutionary stasis of a deep subsurface microbial lineage, The ISME Journal (2021). DOI: 10.1038/s41396-021-00965-3