Zvětšit obrázek

GISP2 (Greenland Ice Sheet Project 2) bol projekt 3 053 metrového výskumného vrtu do ľadovcového príkrovu v Grónsku. Okolo vrtu s vrtnou vežou bola postavená kupola.
Kredit: Mark Twickler, University of New Hampshire

V roku 1993 sa v Grónsku uskutočnil významný veľký projekt – výskumný vrt, ktorý na svetlo sveta vyniesol ľad z hĺbky až 3 053,44 m. Vrtné jadro, narezané na vzorky zodpovedajúce určitej hĺbke a teda aj určitej dávno minulej dobe, sa na dlhé roky stalo objektom rozsiahleho výskumu. Zo vzoriek, ktoré pochádzajú z hĺbky troch kilometrov (presne 3 042 m) a tvorí ich 120 tisíc rokov starý ľad, vedci vyizolovali nový druh drobnej gramnegatívnej baktérie a pokúsili sa o jej postupné oživenie. Úspešne.

O objav i znovuzrodenie pradávnej baktérie, pomenovanej Herminiimonas glaciei, sa zaslúžil tím vedcov z Pennsylvánskej štátnej univerzity vedený Jennifer Loveland-Curtzeovou. Podrobnosti o svojej práci publikovali v najnovšom čísle časopisu International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 

Nový mikroorganizmus prináleží do rodu Herminiimonas, ktorý zdieľa s ďalšími, veľmi príbuznými druhmi, bežne sa vyskytujúcimi v pôdach a znečistených vodách. Baktéria Herminiimonas glaciei je jednobunkovým organizmom, ktorého telo tvorí bunka v tvare mikroskopickej tyčinky s objemom 0.043 µm³. Z jej povrchu vyčnievajú tenučké, ale vzhľadom na veľkosť bunky dlhé vlákna – bičíky, slúžiace baktérii na pohyb. Môže ich byť rôzny počet: 1 alebo 2 koncové, a k nim prípadne ešte 1 až 3 bočné. Tieto baktérie potrebujú na svoju existenciu aerobné prostredie, ale s nižším obsahom kyslíka, než je v atmosfére. Takéto mikroorganizmy sa nazývajú mikroaerofily.  

Zvětšit obrázek

Todd Sowers z Pennsylvánskej štátnej univerzity rozrezáva vrtné jadro na jednotlivé vzorky, ktorých čakajú podrobné analýzy. Kredit: Todd Sowers, Penn State

Nová baktéria je nepatrná, viac ako desaťnásobne menšia než bežná baktéria E. coli. Možno práve to jej pomohlo bez poškodenia „prežiť“ v hybernovanom stave v tenkom filme tekutej vody, ktorý sa tvorí na povrchu kryštálikov ľadu. Malý rozmer je výhodný i z hľadiska efektívnejšieho spracovanie živín a lepšie chráni mikroorganizmus pred predátormi mikrosveta.

Zmrznutá kolónia baktérií mala pôvodne hnedo-purpurovú farbu, ktorá sa však v priebehu dlhej dehybernácie zmenila na priesvitne bielu až slabo žltohnedú. Samotný oživovací proces bol veľmi opatrný a zdĺhavý. Aby vedci baktériu Herminiimonas glaciei z ľadu po jeho opatrnom rozpustení získali, použili filter s pórovitosťou 0.2 µm (2 desaťtisíciny milimetra). Ale aj ten mnohé bakteriálne bunky nezachytil, tak sú mikroskopicky malé. Kolónia „staronových“ baktérií sa potom sedem  mesiacov „vyhrievala“ pri teplote 2˚C a potom ďalšie štyri a pol mesiaca pri teplote 5˚C.

Ako vždy, keď sa na Zemi nájdu mikroorganizmy vzdorujúce extrémnym podmienkam, aj v tomto prípade sa vedci pohrávajú s myšlienkou, ako a kde vo vesmíre by podobná forma života mohla prežiť.
Jennifer Loveland-Curtzeová: „Toto extrémne mrazivé prostredie je najlepšou obdobou možných mimozemských podmienok. Obzvlášť nízke teploty umožňujú uchovať bunky a nukleovú kyselinu aj počas niekoľkých miliónov rokov. Štúdium tejto baktérie odhaľuje, ako bunky môžu prežiť, či dokonca rásť v extrémne drsných podmienkach, vo veľmi priestorovo ohraničenom prostredí s nízkym obsahom kyslíka, výživných látok, kde pôsobí vysoký tlak a nízka teplota klesajúca až na hodnotu - 56˚C.“

Zvětšit obrázek	Zvětšit obrázek
Snímka z rastrovacieho elektrónového mikroskopu, na ktorej nie je čerstvo medializovaná novoobjavená baktéria Herminiimonas glacie, ale jej doslova súkmeňovkyňa z bakteriálneho kmeňa proteobaktérií, Chryseobacterium greenlandensis, ktorá pochádza z tých istých hĺbok grónskeho ľadovca. Kredit: Penn State	Herminiimonas glaciei – po 120 tisíc rokov, pod trojkilometrovou ľadovou perinou spiaca novoobjavená baktéria. Jej prebudenie k životu trvalo takmer rok. Kredit: Society for General Microbiology

H. glaciei nie je pre človeka nebezpečným patogénom, ale môže prechádzať cez filter s pórovitosťou 0,2 mikrónov (2 desaťtisícin milimetra), ktorý sa bežne používa pre sterilizáciu tekutín v laboratóriách a nemocniciach.

Aj keď sa objav nového druhu extrémofilného mikroorganizmu v médiách prezentuje ako úplná novinka a baktéria Herminiimonas glaciei ako unikát z hĺbok grónskeho ľadovca, nie je to obraz úplnej pravdy. Takmer presne pred rokom prebehla médiami v podstate identická správa o objave tiež nového druhu baktérie pomenovanej Chryseobacterium greenlandensis, objavenej tiež v 120 tisíc rokov starom ľade získanom tiež v trojkilometrovej hĺbke grónskeho ľadovca. Pôjde pravdepodobne o to isté vrtné jadro a tie isté vzorky. Svedčí o tom i ďalšia správa z minulého roku, ktorá uvádza obe novoobjavené baktérie.

Ľadovec ani vo svojich hĺbkach nie je úplne sterilný, ako by si ľudia, platiaci za extra čistú pitnú vodu z ľadovcov predstavovali. Naopak, vedci predpokladajú, že práve mikrobiálny obsah ľadu z rôzne starých vrstiev z rôznych hĺbok môže predstavovať formu biomarkerov pre posúdenie klimatických podmienok v období kedy ľad vznikal, prípadne geografického pôvodu zrážok, z ktorých vznikal. 

Zdroje:
EurekAlert! , International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology ,
Physorg  , Ústav pre astrobiológiu NASA