O místech, kde je trvale tma, zima a není tam kyslík panovala představa, že tam nemůže nic přežít. Tým geologů z Harvard University a Dartmouth College zjistil, že i v takových izolovaných lokalitách jsou mikroorganismy. Pozoruhodné je, že geneticky jsou podobné těm mikrobům, které se vyskytují v moři nyní. Vědci z toho usoudili, že nalezené mikroorganismy v kapse pod ledovým příkrovem mají stejné předky a že se jedná o přeživší potomky organismů, které v dávných dobách obývaly dna fjordů. Členka týmu Anna Pearsonová přirovnává objev k odhalení lesa, který nikdo neviděl jeden a půl milionu let.
Chemický rozbor výronu z ledovce naznačil, že tamní mikroskopičtí obyvatelé přežívají díky podloží, které obsahuje železo a síru a že právě to jim dovolilo překonat nepřízeň osudu, když antarktický ledovec nad nimi „sklapnul past“. Vědce ke zkoumání této lokality přiměl úkaz, kterému se říká „vodopád krve“. Jde o zamrzlý útvar na Taylorově ledovci, jež se vyznačuje červeným zbarvením. Nejde o žádnou horkou novinku, protože tento narůžovělý útvar upoutal pozornost cestovatelů už v roce 1911. Spekulovalo se, že barvu tamnímu ledu dávají červené řasy. Byl to omyl. Za barvu nemohou ani bakterie, ani sinice, ale rez. Oxidované železo má původ v hornině, jež se nachází pod ledovcem. Nyní se ukázalo, že za uvolňování železa z hornin mohou mikroorganismy.
Výrony červené vody, které na ledovci vytváří zmíněné krvavé vodopády, jsou nepravidelné a nepředvídatelné. Mladičké geobioložce Jill Mikucki to trvalo řadu let, než se k vyvěrajícím pramenům dostala. Nakonec měla štěstí a byla ve správný čas na správném místě. Přesně tam, kde pukl ledovec až na dno a kde podél praskliny začalo vytékat to, co potřebovala. Jak velká je kapsa s červenou tekutinou se zatím neví. Soudí se, že je v hloubce 400 metrů pod ledem a že je asi čtyři kilometry od místa, kde se „krvavý vodopád“ tvoří.
Jezírko slané vody je hluboko pod ledem a kdysi bylo součástí systému fjordů. Postupující ledovec jej ale oddělil od zbytku moře před zhruba 1,5 až 2 miliony let. Nenásilná cesta získání vzorků z tohoto podledovcového jezera dovolilo odhadnout, jak tamní prostředí vypadá, a to bez nutnosti provádět vrty a tedy i bez rizika případné kontaminace tamního systému. Rozbor získaných vzorků ukázal, že jde o velmi slaný roztok, bohatý na sloučeniny síry, což dokládá činnost mikroorganismů. Šest let práce a řada testů nyní vydaly svědectví o místu, odkud vzorky pocházejí. Jde o prostředí, které je prakticky bez kyslíku. Přesto to není místo bez života. Vytékající voda obsahuje nejméně 17 různých typů mikroorganismů.
Geneticky se jedná o blízké příbuzné dnes známých mikroorganismů, které „síru“ v anaerobním prostředí ke svým metabolickým procesům také využívají. Získané vzorky z vyvěrajícího antarktického pramene jsou bohaté na dvojmocné železo. To je považováno za důkaz, že organismy železo přeměňují z jeho nerozpustné formy, ve které se nachází v tamní hornině, na železnatou rozpustnou formu.
Záchytným bodem v tom, co bakterie ve svém životním prostředí dělají, byl vysoký obsah síranových iontů (SO42-). Ty mnohé baktérie využívají jako zdroj energie. Zdálo se to být pravděpodobné vysvětlení. Něco tu ale stále nehrálo. V prostředí, kde bakterie přeměňují sírany (sulfáty) na siřitany (sulfity), lze zjistit přítomnost sirovodíku. V červené vodě ale žádný sirovodík nebyl. Také v genomu bakterií nebylo ani známky po genech, které tuto reakci katalyzují. Následně provedená analýza různých izotopů síry ukázala, že celková hladina síranových (sulfátových) iontů v červené vodě neklesá už po milion let. Baktérie tedy musely nějak recyklovat své energetické zdroje. Dělají to unikátním způsobem, při němž redukují síran na siřičitan. Ten pak následně reaguje s železem (toho je v podloží dost) a tím se siřičitan redukuje zpět na síran. Původní energetický zdroj je tak obnoven. Tohoto cyklu baktérie dosahují enzymem PAPS (fosfoadenosine-5'-fosfosulfát-reduktáza).
Děj, který v hloubce probíhá, lze nazvat využíváním síry jako katalyzátoru. Jde o proces oxidace, přičemž konečným příjemcem elektronu je v tomto systému trojmocné železo. (Poznámka: Fe(II) se mění na Fe(III). Pojmem oxidace se zde míní předávání elektronu, zvyšování oxidačního čísla. Tento děj nemá v tomto případě žádnou souvislost s kyslíkem).
Izotopové testy sloučenin a genetické testy biologického materiálu svědčí o tom, že tyto mikroorganismy získávají energii z oxidačních procesů a že za pomoci takto získané energie recyklují zbytky organických látek, které se v prostředí vyskytují z doby, kdy byl slaný bazén součástí bohatého prosperujícího ekologického systému.
Nově objevení antarktičtí mikroskopičtí extrémofilové rozšiřují spektrum životních forem libujících si v prostředí, o kterém jsme si mysleli, že musí být „mrtvé“. Řadí se tak po bok takovým podivuhodnostem, jakými jsou baktérie Methanococcoides, které se vyskytují v pacifickém mořském sedimentu 400m pod dnem oceánu. K nedávno objeveným hlubinným extrémofilům patří také baktérie nalezené v puklinách afrického zlatého dolu, které jsou schopny „konzumovat" sírany. Život v hloubce 2,8 km pod povrchem jim umožňuje tamní radioaktivní záření. Je pro ně nepřímým zdrojem energie. Radiace minerálů obsahujících uran rozkládá vodu a vytváří vodík. Baktérie jsou schopny energii vodíku zužitkovat, a to právě z jeho reakcí se síranem. Tato redukce síranu vodíkem je hnací silou jejich bakteriálního metabolismu. Tuto baktérii přiřadili vědci do početné skupiny označované jako kmen Firmicutes. Podle toho, kdy se zmíněná kapsa v bazaltech zlatých dolů vytvořila, se odhaduje, že tyto baktérie ztratily kontakt se svými povrchovými sestřičkami někdy v době před 3 až 25 miliony let. Život, jak se zdá, nás svou různorodostí a přizpůsobivostí nepřestává udivovat.
Nynější poznatek z Antarktidy nastolil otázku, zda právě nynější život pod Taylorovým ledovcem, se nepodobá tomu, který panoval na Zemi v době před 750 miliony až 600 miliony lety s příznačným označením „Snowball“, kteroužto dobu učebnice vykreslují obrázkem Země zmrzlé na kost s oceány pokrytými ledem. V každém případě je vyvěrající „krvavý vodopád“ dalším příkladem toho, jak je život dravý. A jak je schopen se udržet i v nehostinné slané tmě, ukrytý hluboko pod ledem déle než milion let.ˇ
Pramen:
Jill A. Mikucki, Ann Pearson, David T. Johnston, Alexandra V. Turchyn, James Farquhar, Daniel P. Schrag, Ariel D. Anbar, John C. Priscu, and Peter A. Lee. A Contemporary Microbially Maintained Subglacial Ferrous "Ocean". Science, 2009; 324 (5925): 397 DOI: 10.1126/science.1167350
Diskuze:
