Zdjęcie: © Kayleigh Cornell / Unsplash
Źródło: unsplash.com/photos/6c4O2W5rjok
Naukowcy wspierani przez NASA odkryli organizm, który żyje i rozmnaża się w temperaturze wcześniej uznawanej za granicę możliwości złożonego życia. Incendiamoeba cascadensis, jednokomórkowa ameba obserwowana w gorących wodach Parku Narodowego Lassen Volcanic w Kalifornii, może dzielić się w temperaturze 63 stopni Celsjusza. To najwyższa odnotowana temperatura, w której rozmnaża się znany eukariont. Organizmy eukariotyczne mają komórki z jądrem zawierającym materiał genetyczny, a także wyspecjalizowane organella. Ich budowa sprawia, że są bardziej podatne na uszkodzenia wywołane przez ekstremalne warunki niż prostsze komórki bakterii i archeonów.
Incendiamoeba cascadensis otrzymała także przydomek ognistej ameby. Zespół badawczy zaobserwował, że organizm przestaje się rozmnażać powyżej 63 stopni Celsjusza, ale nie oznacza to natychmiastowego ustania wszystkich jego funkcji życiowych. Ameba pozostaje aktywna i może poruszać się w poszukiwaniu pożywienia przy temperaturze sięgającej 64 stopni Celsjusza. Dotychczasowy rekord dla eukariontów wynosił 60 stopni Celsjusza. Ustanowiło go kilka gatunków grzybów i czerwonych alg. Wyniki nowych badań opublikowano w czasopiśmie Cell.
Słownik artykułu
Krótkie objaśnienia terminów występujących w tekście. Każde hasło prowadzi do szerszej definicji i przykładów użycia.
Organizmy, których komórki mają jądro komórkowe oraz organella otoczone błonami. Należą do nich między innymi ameby, glony, rośliny i zwierzęta.
Organizmy przystosowane do życia w wysokiej temperaturze. W badaniu za termofile uznawane są formy zdolne do rozmnażania, poruszania się, odżywiania i przetrwania powyżej 45 stopni Celsjusza.
Wysoka temperatura może prowadzić do rozpadu białek i innych cząsteczek potrzebnych komórce do działania. Może również destabilizować błony komórkowe, które oddzielają wnętrze komórki od otoczenia oraz otaczają jej wyspecjalizowane części. Zbyt silne uszkodzenia mogą zakłócić pracę jądra, mitochondriów i innych organelli, a w konsekwencji doprowadzić do śmierci komórki. W przypadku eukariontów problem jest szczególnie istotny, ponieważ ich komórki zawierają więcej struktur, które muszą zachować swoją organizację i funkcję. Wcześniej sugerowano, że błony organelli eukariontów nie mogą pozostawać stabilne powyżej około 62 stopni Celsjusza. Odkrycie ameby z Kalifornii podważa to założenie, ale nie oznacza, że każda złożona komórka może przetrwać w podobnych warunkach.
Naukowcy rozróżniają dwie szerokie grupy organizmów komórkowych. Prokarionty, do których należą bakterie i archeony, nie mają jądra ani organelli otoczonych błonami. Ich prostsza organizacja może ograniczać liczbę struktur podatnych na uszkodzenia wywołane przez wysoką temperaturę, silne promieniowanie, niską temperaturę lub środowisko o dużej kwasowości. Eukarionty, czyli eukarioty, mają bardziej złożoną budowę. Oprócz jednokomórkowych ameb i glonów obejmują także organizmy wielokomórkowe, takie jak rośliny i zwierzęta. Przez długi czas większość badań nad życiem w ekstremalnym cieple koncentrowała się na bakteriach i archeonach.
Zespół zbadał genom Incendiamoeba cascadensis i porównał ekspresję jej genów w kilku temperaturach. Analiza wskazała na obecność wielu genów, które mogą pomagać w stabilizowaniu DNA i ograniczaniu jego rozpadu pod wpływem ciepła. Inne geny są związane z rozpoznawaniem warunków zewnętrznych, co może ułatwiać komórce reagowanie na zmiany środowiska. Przy wysokiej temperaturze rosła aktywność genów uczestniczących w utrzymywaniu prawidłowego fałdowania białek. Jest to istotne, ponieważ białka muszą zachować odpowiedni kształt, aby wykonywać swoje funkcje. Gdy ciepło zaburza ich strukturę, komórka może stracić zdolność do naprawy uszkodzeń, pozyskiwania energii lub reagowania na otoczenie.
Badacze zauważyli również, że część białek ameby ma silnie dodatni ładunek powierzchniowy. Taka właściwość może pomagać w utrzymaniu stabilności białek w wysokiej temperaturze. Podobne cechy obserwowano wcześniej u termofilnych bakterii i archeonów. Nie oznacza to jednak, że ameba korzysta dokładnie z tego samego zestawu mechanizmów co prostsze organizmy. Wynik pokazuje raczej, że różne gałęzie życia mogą wykorzystywać podobne rozwiązania biochemiczne, aby ograniczać skutki działania ciepła. Ustalenie, które z tych mechanizmów są niezbędne, a które wspierają przetrwanie tylko w określonych warunkach, wymaga dalszych badań.
Naukowcy porównali również dane genetyczne z wcześniejszych badań prowadzonych w różnych częściach świata. W próbkach geotermalnych z miejsc takich jak Nowa Zelandia i Park Narodowy Yellowstone znaleziono fragmenty DNA podobne do tych związanych z Incendiamoeba cascadensis. Może to wskazywać, że krewniacze termofile ameby występują także poza Kalifornią i czekają na odkrycie. Same podobieństwa genetyczne nie są jednak dowodem, że w każdej z tych lokalizacji żyją identyczne organizmy. Pokazują jedynie, że środowiska geotermalne mogą zawierać dotąd słabo poznaną różnorodność eukariontów przystosowanych do ciepła.
Badania ekstremofili są ważne dla astrobiologii, ponieważ pomagają określić, jakie warunki może tolerować życie znane z Ziemi. Naukowcy analizują granice przetrwania przy skrajnych temperaturach, różnych poziomach kwasowości, wysokim promieniowaniu i innych obciążeniach środowiskowych. Takie informacje mogą wpływać na wybór miejsc, w których warto szukać śladów życia na Marsie i innych światach. Nowe odkrycie rozszerza przede wszystkim wiedzę o złożoności życia, które może funkcjonować w bardzo gorącym środowisku. Nie dowodzi natomiast, że podobna ameba żyje poza Ziemią ani że mogłaby przetrwać na innej planecie.
Temperatura jest tylko jednym z warunków decydujących o możliwości przetrwania organizmu. Incendiamoeba cascadensis potrzebuje także odpowiedniej kwasowości, poziomu tlenu, ciśnienia, wody i pożywienia. Nie może funkcjonować całkowicie niezależnie od reszty ekosystemu, ponieważ jej środowisko musi dostarczać zasobów i innych organizmów tworzących sieć zależności. Dlatego wynik badania należy interpretować jako przesunięcie znanej granicy odporności eukariontów, a nie jako wskazanie konkretnego miejsca, w którym złożone życie może istnieć poza Ziemią. Odkrycie pokazuje jednak, że założenia dotyczące trwałości złożonych komórek mogą być zbyt ostrożne i że gorące środowiska nadal mogą ujawnić nieznane formy życia.
Brak komentarzy. Bądź pierwszy!
