Zvětšit obrázek

Dvě buňky armanů . Kredit: Luis R. Comolli/LBNL.

O archaeích se ví, že bývají milovníky opravdu drsných extrémů a to i na poměry mikrobiálního světa. Postupně se sice zjistilo, že archea nebo taky archebakterie, které představují jednu ze tří hlavních větví pozemského života, mohou vcelku spokojeně žít i v obyčejné mořské vodě nebo třeba v půdě na zahrádce, stejně ale archebakterie často zůstávají spojené s dramaticky nehostinným prostředím vulkanických vývěrů, vařících gejzírů nebo třeba mořského dna v tichých temných hlubinách.

Zvětšit obrázek

Extrémní prostředí dolu Železná hora. Kredit: NOAA.

Když Brett Baker z University of California v Berkeley před 4 lety v časopise Science popsal nové typy  archeí z extrémně kyselých stok v bývalém rudném dolu Železná hora v severní Kalifornii, známého též jako důl Richmond, nejspíš tím nikoho úplně nešokoval. Od takových míst se prostě čeká, že v nich budou bydlet archebakterie. Postupně se ale ukázalo, že jde o jeden z nejvýznamnějších objevů mezi archebakteriemi posledních let.

Baker a spol. nebyli první, kdo by se pokoušel v Železné hoře vydolovat nějaké zajímavé mikroorganismy. Starší technologie založené na vyhledávaní podle genů 16S ribozomální DNA, základní sekvence používané při studiu mikroorganismů, totiž zcela selhaly, protože zmíněné archebakterie jsou v tomto genu na několika místech výrazně odlišné od ostatních organismů. Baker a jeho kolegové použili takzvané shotgun sekvenování, při němž se genom cílového organismu před osekvenováním rozstřílí jako z brokovnice. Ukázalo se, že v Železné hoře žijí minimálně tři dosud neznámé typy archebakterií, pojmenované jako ARMAN-1, 2 a 3 (zkratka z anglického Archaeal Richmond Mine Acidophilic Nanoorganisms a zároveň i příjmení majitele dolu Teda Armana). Pro organismy známé pod přezdívkou ARMAN-2 se již objevilo prozatímní jméno Candidatus Micrarchaeum acidiphilum, které opět připomíná nesmyslnost pravidel pro popis nových bakterií. Podle předpisu v duchu mikrobiologického pravěku se totiž smí platně pojmenovat jenom taková bakterie, která byla izolována, napěstována v kultuře, popsána a uložena ve sbírce Bacteriology Culture Collection. Potíž je v tom, že už známe celou řadu bakterií a archebakterií, které zatím nedovedeme přinutit žít na misce s agarem a možná to v některých případech nedokážeme nikdy. Je smutné, že taková hloupost paralyzovala celou mikrobiologii, která teď plýtvá drahocennou energií popisováním stále dalších druhů nedruhů s výrazem Candidatus v názvu.

Zvětšit obrázek

Mnohotvará archebakterie Ferroplasma acidarmanus. Kredit: American Society for Microbiology.

I v nejlepších světelných mikroskopech se armani jeví jako nepatrná zrnka prachu. Luis Comolli, Brett Baker a další vědci před rokem analyzovali buňky armanů zobrazené pomocí kryoelektronové mikroskopie (cryoEM). Ukázalo se, že jejich průměr činí 300-500 nm, neboli třetinu průměru buněk E. coli a vnitřní objem buněk armanů je pouhou setinou objemu E. coli. Armani, stejně jako naprostá většina bakterií a archebakterií, nemají buněčné jádro, kryoelektronové snímky ale uvnitř jejich buněk odhalily podivné trubicovité struktury.

Zvětšit obrázek

Feroplasma v detailu. Kredit: Pivovarova et al. 2002.

Zároveň mají i velmi málo ribozómů – v průměru 92 na buňku. Běžná E. coli jich obsahuje kolem 10 000. Divná je i jejich ekologie. Ze 70 snímkovaných buněk armanů se 90 procent vyskytovalo volně v prostoru, ale zbývajících 10 procent buněk bylo propojených záhadnými jehlicovitými útvary s velkými archebakteriemi skupiny Thermoplasmatales, například s Ferroplasma acidarmanus. Povaha jejich vztahu je přitom doposud záhadná. Na armanech se také navzdory jejich skromným rozměrům objevuje několik typů virů, což vede k dalším zajímavým otázkám. V roce 2008 se navíc objevila zpráva, že příbuzní armanů ze Železné hory žijí i v kyselých finských rašeliništích. Že by nějací žili i na Šumavě?

Prestižní americký časopis Proceedings of the National Academy of Sciences nedávno otiskl studii genomu armanů. Obsahuje pouhý milión párů bází, což vzbuzuje pochybnosti o jejich nezávislém životě. Jde tedy o archebakteriální poloparazity? Genom armanů je velmi kompaktní a jejich geny jsou v průměru krátké. 45 procent jejich genů je přitom naprosto unikátních, jiné geny zase sdílejí s různými liniemi archebakterií i bakterií. Vše nasvědčuje tomu, že armani jsou velmi archaické archebakterie s podivným metabolismem a že se jejich dalším studiem nejspíš dozvíme fantastické věci.

Prameny:

UC Berkeley News 3.5. 2010, Wikipedia (Archaeal Richmond Mine Acidophilic Nanoorganisms).