Najnowszy numer “Science” donosi o odkryciu gatunku bakterii, który żyje samowystarczalnie w bardzo nieprzyjaznym środowisku kopalni złota w Afryce. Jest to pierwszy przypadek identyfikacji ekosystemu, w którym występuje tylko jeden gatunek.
Miejsce izolacji bakterii, dla której zaproponowano nazwę Desulforudis audaxviator, znajduje się 2,8 km pod ziemią, w kopalni złota Mponeng niedaleko Johannesburga (RPA). Panują tam warunki beztlenowe, oczywiście bez dostępu światła, a temperatura sięga 60 st. C.
D. audaxviator jest jedynym mieszkańcem tego środowiska, a więc wszystko, czego potrzebuje do życia i przetrwania, musi zapewnić sobie sam. Źródło energii dla tej bakterii stanowią wodór i siarczany powstające w wyniku radioaktywnego rozpadu uranu, pozostałe związki są pobierane z otaczającego środowiska: woda, nieorganiczne związki węgla oraz azotu.
Analiza niedużego (2,35 Mpz) genomu tego mikroba i identyfikacja genów potencjalnie kodujących białka pokazały, że D. audaxviator posiada wszystkie niezbędne enzymy, pozwalające wytworzyć potrzebne związki zależnie od warunków środowiska - może on na przykład asymilować tlenek i dwutlenek węgla i posiada szlaki biosyntezy wszystkich aminokwasów, ale może także wykorzystać organiczne źródła węgla, pochodzące z martwych komórek; w przypadku azotu - bakteria ta preferencyjnie pobiera amoniak, ale, przynajmniej hipotetycznie, jest ona w stanie asymilować azot cząsteczkowy dzięki obecności nitrogenazy (co jest jednak bardzo kosztowne energetycznie).
Drzewo filogenetyczne Desulforudis audaxviator (źródło: Nasa.gov)
W genomie D. audaxviator obecne są także dwie sekwencje CRISPR stanowiące swoisty układ odpornościowy bakterii, chroniący ją przed fagami, oraz geny związane z tworzeniem spor - form przetrwalnych pozwalających doczekać lepszych czasów. Bakteria ta prawdopodobnie jest także zdolna wyczuwać związki pokarmowe obecne w środowisku i posiada rzęski, dzięki którym może się w ich stronę przemieszczać.
D. audaxviator jest bardzo wrażliwy na tlen cząsteczkowy, co sugeruje jego długotrwałą izolację. Wiele genów obecnych w jego genomie, m.in. niektóre związane z funkcjonowaniem w wysokiej temperaturze, zostało nabyte na drodze horyzontalnego transferu genów od archeonów.
Naukowcy przystępujący do analizy mikrobiologicznej izolowanego środowiska kopalni spodziewali się sie, że D. audaxviator będzie dominującym organizmem, gdyż zaobserwowali to już przy wcześniejszych badaniach podobnych ekosystemów, jednak nikt nie spodziewał się, że jeden gatunek stanowić będzie 99,9% organizmów. Wśród pozostałego 0,1% obecne były inne bakterie, które jednak nie powinny mieć istotnego wpływu na życie D. audaxviator, właśnie ze względu na niewielka ich liczbę (co najmniej 5000 komórek D. audaxviator na jedną komórkę innego mikroorganizmu); ponadto znaczną część spośród tego 0,1% stanowiły zanieczyszczenia.
Badania zostały przeprowadzone z wykorzystaniem metagenomiki, techniki, która pozwala kompleksowo poznać skład mikrobiologiczny wybranego ekosystemu bez konieczności wyhodowania każdego pojedynczego mikroorganizmu, co jest zwykle niemożliwe, a także określić rolę każdego z nich w danym ekosystemie dzięki izolacji DNA i badaniu jego sekwencji.
Marta Warsińska
źródło: ScienceDaily.com, “Journey Toward The Center Of The Earth: One-of-a-kind Microorganism Lives All Alone”
———————————
Oryginalna publikacja: Dylan Chivian et al., “Environmental Genomics Reveals a Single-Species Ecosystem Deep Within Earth”, Science 10 October 2008, Vol. 322. no. 5899, pp. 275 - 278, doi:10.1126/science.1155495
