Vědci z Indiana University Bloomington společně s dalšími osmi spolupracujícími institucemi zveřejnili v tomto týdnu nález bakterií, které žijí v horninách 2,8 km pod povrchem země. Osud těchto baktérií je spjatý s radioaktivním uranem, jehož záření přeměňuje molekuly vody na využitelnou energii.

Zvětšit obrázek

Profesorka Lisa Pratt je vedoucí projektu výzkumu extrémofilů, který bude pokračovat v Jižní Africe a v kanadských arktických dolech. Zároveň je ředitelkou Indiana-Princeton-Tennessee Astrobiology Institute (IPTAI), což je zařízení financované NASA a které sleduje cíl,  jak nejlépe odhalit přítomnost života v horninách a v hlubinách oceánů na Zemi. Podle získaných poznatků by experti NASA měli následně sestavit zařízení, která budou pátrat po životě na Marsu.

„O evoluci a mezních možnostech života toho víme velmi málo,“ říká Lisa Pratt, biochemička, která vedla výzkumný tým, kterému se objev nové životní formy podařil. Vědkyně dál dodává:  „Zemská kůra v hloubce nad půl kilometru je zcela neprobádaná.“

 
Baktérie, které žijí ve spodních vodách a nebo v nízkých podpovrchových vrstvách země, nejsou žádnou zvláštností. Organismy, které vědci nyní popsali, ale žijí ve světě, o jehož existenci jsme neměli ani tušení. Tento objev také ukončil spory o tom, zda mikroorganismy žijící pod zemí jsou formami příchozími, které zde ještě nějakou dobu poté, co se sem dostanou, ještě před tím, než uhynou, žijí a nebo zda tyto zvláště nehostinné podmínky o kterých jsme soudili, že pro život nejsou vhodné, jsou pro ně přirozeným prostředím. Celá řada učenců zastávala názor, že baktérie nacházející se hluboko pod zemí, musí mít nějakou vazbu na povrchové formy života. Na ty formy života, které žijí ze světelného záření. 

Zvětšit obrázek

Profesor Tullis Onstatt, geomikrobiolog z Princetonské university.

Prattová spolu s geomikrobiologem jménem Tullis Onstatt z Princetonské university a Li-Hung Linem z National Taiwan University podali nyní důkaz, že tomu je jinak. Bakteriální kolonie, které se jim podařilo najít, jsou skutečně miliony let staré a na slunečním světle nejsou závislé. Baktérie byly objeveny v zatopené dutině zlatého dolu poblíž Johanesburgu.

Vědci se spouštěli do vedrem sálající šachty až do hloubky téměř tří kilometrů, do míst, kde z pukliny prosakovala voda. Opakovaně odebírali vzorky této vody po dobu 54 dnů. Zjišťovali její chemické složení. Voda obsahovala uhličitany a plynný vodík. Testy ukazovaly na to, že vodík a další látky, které nevznikly dekompozicí hornin v důsledku radiace, ale byly biologického původu. Než vědci učinili závěrečný verdikt, použili na zjišťování biologických stop života ještě jinou nezávislou zkoušku.  Šlo o vysoce citlivou techniku nazývanou DNA microarray. Ta je schopna odhalit přítomnost genů mnoha bakteriálních druhů. Potvrdilo se, že ve zkoumané vodě jsou zbytky celé řady bakterií, přičemž jeden z druhů převládal. Šlo o nový druh baktérie, který je vzdálený příbuzný hydrotermálním bakteriím, jež nalézáme jako obyvatele vřídelních vod.
Novou baktérii přiřadili vědci do početné skupiny bakterií označované jako kmen Firmicutes. Podle toho, kdy se zmíněná kapsa v bazaltech vytvořila, se odhaduje i "stáří" této vody. Usuzuje se, že také někdy v té době ztratily tyto baktérie kontakt se svými povrchovými sestřičkami. Bylo to někdy v době před 3 až 25 miliony let. Jejich životním prostorem se staly vodou zatopené metamorfované bazalty.
Jak se podařilo těmto bakteriím, jejichž příbuzní žijí jen na povrchu, kolonizovat zemskou hlubinu a adaptovat se na tyto podmínky, je však záhadou.

Zvětšit obrázek

Pratt a Onstatt v akci (vědkyně je vlevo).

O některých již dříve známých bakteriích z kmene Firmicutes je známo, že využívají síru a vodík jako zdroj energie a že jiné baktérie zase využívají jejich vedlejší produkty jako látky svého potravního řetězce. V podobných vztazích se vyvíjejí kolonie nově objevených baktérií. Baktérie nalezené v puklinách zlatého dolu jsou schopny "konzumovat" sírany. Žijí v prostředí, kde se vyskytuje radioaktivní záření. Toto záření využívají jako zdroj své energie, ale nepřímo. Radiace, která se uvolňuje z minerálů obsahujících uran, rozkládá vodu a vytváří vodík. Baktérie jsou schopny zužitkovat až energii vodíku a to právě z jeho reakce se sírany. Tato redukce síranů vodíkem je hnací silou jejich bakteriálního metabolismu. Na prosperitě těchto bakterií a jejich metabolických produktech se pak přiživují další druhy bakterií.

Když se to tak vezme, tak nově objevený druh baktérií  poskytuje svému okolí ty samé služby, jako fotosyntetické organismy - plankton v moři a nebo rostliny na souši. Ty také zužitkují energii záření ku prospěchu ostatního tvorstva.

V hlubinách Země jde o zcela jiné podmínky, extrémní podmínky. Takoví jsou i tamní obyvatelé.  A tak u vědního oboru, který se těmito živočichy zabývá, hovoříme o výzkumu hlubinných extrémofilů.

Objev bakterií závislých na radioaktivitě je ještě důležitější, než nedávný objev jiné extrémofilní baktérie Methanococcoides, která byla zjištěna hluboko v mořském sedimentu. Jednak je hloubka 400m pod dnem oceánu ve srovnání s nynějšími třemi kilometry malá, ale o to ani tak nejde. Zásadní rozdíl je v tom, že v případě mikroorganismů z mořského sedimentu se jedná o metanogenní organismy a ty umí jen zpracovávat již dříve vytvořenou organickou hmotu. Nově objevené baktérie si organickou hmotu umí vytvořit samy a ještě k tomu bez slunečního svitu a v radioaktivním prostředí.

Formy, kterých život může nabýt, nás nepřestávají udivovat. Svědčí to o schopnostech ohromné expanze života. Pokud chceme hovořit o biosféře a pojmout vše živé na Zemi, musíme uvažovat trojrozměrně a v poněkud jiných dimenzích, než na jaké jsme byli dosud zvyklí.
Samozřejmě, že tento objev je také vodou na mlýn optimistům, kteří jsou zastánci života na Marsu a dalších planetách ve vesmíru, protože tento nález potvrdil, že se život zcela obejde bez Slunce a že mu ke spokojenosti stačí anorganický substrát a radioaktivní záření.

Pramen:

Indiana University, IPTA