Більшість організмів на Землі використовують кисень для дихання. Але деякі форми життя, особливо мікроби, використовують інші хімічні речовини, коли кисню мало. Такі мікроби нещодавно знайшли дослідники, які вивчають гарячі джерела Єллоустоуну, пише earth.com.
У журналі Nature Communications вчені описали свою роботу зі зразками бактерій з парку Єллоустоун. Вони пишуть, що знайдена у парку бактерія Aquificales поставила під сумнів звичне припущення про те, що організми дихають якимось одним газом. За певних умов цей організм використовує і кисень, і сірку. А це означає, що в них одночасно відбувалися два метаболізми – тобто обміни речовин.
“Немає жодного пояснення, окрім того, що ці клітини дихають киснем одночасно з елементарною сіркою”, – сказала провідна авторка дослідження Ліза Келлер з університету штату Монтана.
Келлер пояснила, що здатність бактерії виконувати обидва процеси одночасно ставить під сумнів наше розуміння того, як мікроби виживають, особливо в динамічних середовищах з низьким вмістом кисню, таких як гарячі джерела. Зазвичай, це важкі місця для життя. Там висока температура, у воді розчинені мінерали, бурліть різні гази. Кисень розчиняється в гарячій воді менше, ніж у холодній, і випаровується легше, тому його рівень змінюється щомиті. У такому середовищі гнучка енергетична стратегія має велике значення.
Бактерія, описана в цьому дослідженні, процвітає за високих температур і живиться простими молекулами, включаючи газоподібний водень. Вона може використовувати кисень, коли він доступний, і елементарну сірку, коли рівень кисню падає.
Як проводилося дослідження
Келлер та її команда виділили мікроб, а потім виростили його в лабораторії за високих температур з трьома інгредієнтами: газоподібним воднем як джерелом енергії, елементарною сіркою та киснем. Потім вони відстежували хімічні реакції клітин та те, які гени були активовані.
Далі команда виміряла рівень кисню. Вони також спостерігали за перетворенням сірки на сульфід, що є явною ознакою анаеробного дихання сірки. Дані узгоджувалися з хімією: ферменти, що відповідають як за використання кисню, так і за переробку сірки, були активні одночасно.
“Культури, яким давали водень, сірку та кисень, росли швидше та досягали більшої кількості клітин, ніж культури, яким доводилося використовувати лише кисень або лише сірку”, – йдеться у статті.
Така гнучкість також відповідає історії ранньої Землі. Кисень не поширився в океанах одразу. Він піднімався нерівномірно та непослідовно. Мікроби, які могли відчувати крихітну кількість кисню, все ще покладаючись на старіші, безкисневі реакції, ймовірно, мали перевагу.
Тому результати дослідження можуть пояснити, як стародавні форми життя адаптувалися до поступового насичення Землі киснем, яке почалося близько 2,8 мільярда років тому.