Ορισμένοι μικροοργανισμοί της Αρχαίας μπορούν να επιβιώσουν σε ακραίες συνθήκες
Βιβλιοθήκη φωτογραφιών Steve Gschmeissner/Science
Τα μικρόβια που απομονώθηκαν από τη σιβηριανή παράθυρα φαίνεται να έχουν παραμείνει ζωντανά για περισσότερα από 100.000 χρόνια, με βάση την ανάλυση του DNA τους. Η γενετική τους επικάλυψη με άλλα είδη υποδηλώνει ότι τέτοια εκπληκτικά μακρά διάρκεια ζωής μπορεί να είναι ευρέως διαδεδομένη μεταξύ των στενότερων συγγενών ζωντανών όλων των οργανισμών με σύνθετα κύτταρα.
Άλλα μικρόβια έχουν απομονωθεί από εξαιρετικά αρχαία θαλάσσια ιζήματα – ηλικίας άνω των 100 εκατομμυρίων ετών – αλλά παραμένει ασαφές εάν οι μεμονωμένοι οργανισμοί μπορούν να επιβιώσουν σε αυτά τα χρονικά διαστήματα. «Δεν μπορώ να τρέξω ένα πείραμα τόσο πολύ», λέει Karen Lloyd στο Πανεπιστήμιο της Νότιας Καλιφόρνιας. “(Time) είναι η πιο περίεργη μεταβλητή για να συνεργαστεί.”
Ο Lloyd και οι συνάδελφοί της ήθελαν να ψάξουν για μικρόβια σε μέρη που ήξεραν ότι δεν είχαν αλλάξει για πολύ καιρό χρονικό διάστημα, λογικά ότι οτιδήποτε ζει ακόμα πρέπει να είναι τόσο παλιά όσο το περιβάλλον. Αυτή η αναζήτηση τους πήγε στη χερσόνησο Chukchi στην ανατολική άκρη της Σιβηρίας, όπου έσπασαν έναν πυρήνα 22 μέτρων του Permafrost.
Αυτό επιτρέπει στους ερευνητές να δοκιμάσουν το DNA από ένα στρώμα θαλάσσιων ιζημάτων που πάγωσε κάποια στιγμή μεταξύ 100.000 και 120.000 ετών πριν. Το ίζημα περιείχε πόρους υγρού νερού όπου τα μικρόβια μπορεί να έχουν παγιδευτεί, χωρίς θρεπτικά συστατικά ή οργανισμούς ικανούς να μετακινηθούν ή να βγουν έξω. “Το να είσαι κατεψυγμένος σημαίνει ότι υπάρχουν αυτές οι δομές πάγου γύρω τους”, λέει ο Lloyd.
Το επόμενο ερώτημα ήταν πώς να γίνει διάκριση μεταξύ ζωντανών και νεκρών κυττάρων. Για να το πράξουν, οι ερευνητές αλληλεπίδρασαν εκατομμύρια θραύσματα DNA από το παγωτό, χρησιμοποιώντας τα για να ανακατασκευάσουν τα γονιδιώματα όλων των διαφορετικών μικροβιακών ειδών. Στη συνέχεια πρόσθεσαν ένα ένζυμο στο μείγμα που θα αποκαταστήσει το υποβαθμισμένο DNA και επαναλάμβανε τη διαδικασία ανασυγκρότησης.
Τα περισσότερα από τα ανακατασκευασμένα γονιδιώματα ήταν πολύ πιο ολοκληρωμένα αφού οι ερευνητές πρόσθεσαν το ένζυμο επισκευής του DNA, υποδηλώνοντας ότι προέρχονταν από νεκρά κύτταρα που δεν είχαν διατηρήσει ενεργά την ακεραιότητα του DNA τους, λέει ο Lloyd. Ωστόσο, τα γονιδιώματα από έξι είδη μόλις άλλαξαν, υποδηλώνοντας ότι το DNA προέρχονταν από ζωντανά κύτταρα που είχαν διατηρήσει ενεργά τα γονιδιώματα τους από τότε που καταψύχθηκαν τουλάχιστον 100.000 χρόνια νωρίτερα.
Και τα έξι είδη με άθικτο DNA προήλθαν από το phylum promethearchaeota, επίσης γνωστή ως Asgard Archaea. Αυτοί οι οργανισμοί θεωρούνται ο πλησιέστερος ζωντανός συγγενής όλων των ευκαρυωτικών – ο τομέας της ζωής που περιλαμβάνει ζώα, φυτά, μύκητες και πρωθυπουργούς.
“Η εύρεση της Asgard Archaea στην αρχαία Permafrost παρέχει ένα παράθυρο στην εξελικτική τους ιστορία … και πώς μπορεί να έχουν επηρεάσει την εμφάνιση σύνθετων μορφών ζωής”, ειδικά κατά τις περιόδους κατά τις οποίες η Γη ήταν εντελώς παγωμένη, λέει το μέλος της ομάδας Renxing Liang στο Πανεπιστήμιο Geosciences της Κίνας.
Μια περαιτέρω έκπληξη ήταν ότι τα μακροχρόνια είδη δεν ήταν αισθητά διαφορετικά από το Asgard Archaea που απομονώνονται σε λιγότερο περιορισμένα περιβάλλοντα. Όλοι τους μοιράστηκαν παρόμοια γονίδια για επισκευή πρωτεΐνης και DNA, τα οποία μπορεί να τους επέτρεπαν να αντικαταστήσουν αργά τμήματα των κυττάρων τους-χωρίς να διαιρούνται-ενώ βρίσκονται σε εξαιρετικά χαμηλής ενέργειας περιβάλλοντα. “Είναι σαν τα πιο βαρετά αστάγματα στον κόσμο”, λέει ο Lloyd. “Το γεγονός ότι είναι βαρετό υπονοεί ότι αυτό είναι κάτι που όλοι μπορούν να κάνουν.”
Stephen the Dog Στο Πανεπιστήμιο της Ρόουντ Άιλαντ λέει ότι η έρευνα είναι μια “πραγματική πρόοδος” προς την κατανόηση εξαιρετικά μεγάλων διάρκειας ζωής – τόσο πόσο διαδεδομένη θα μπορούσαν να είναι όσο και η εξελικτική βάση γι ‘αυτούς.
Ωστόσο, προειδοποιεί την εφαρμογή αυτών των ευρημάτων πέρα από τις κατεψυγμένες ρυθμίσεις όπως το permafrost. “Το να παίζεις για μεγάλο χρονικό διάστημα χωρίς δραστηριότητα δεν είναι το ίδιο με το να ζεις για μεγάλο χρονικό διάστημα με πολύ χαμηλό επίπεδο δραστηριότητας”.
Θέματα:
