Osłupiałem. Nowy raport w piśmie “Nature Communications” pokazuje, że pewne bakterie mogą pozostawać w uśpieniu przez ponad 100 milionów lat w osadach morskich – niewiarygodna ilość czasu, by organizm pozostał “żywy” – jeśli można to nazwać “żywym”. Ja to robię: w końcu, zebrane i ożywione przez badaczy bakterie zachowały zdolność przemiany materii, pobierania organicznych substancji i rozmnażania się. Uśpienie, przynajmniej dla mnie, nie jest tym samym, co “śmierć”.
Kliknij na link pod zrzutem z ekranu, żeby przeczytać artykuł (pdf jest tutaj).
https://www.nature.com/articles/s41467-020-17330-1
Eksperyment był pracochłonny, ale wyniki są proste. Jeśli chcesz poznać wszystkie drastyczne szczegóły, artykuł jest dostępny.
W skrócie, autorzy pobrali próbki gliniastych osadów w różnym wieku z Kręgu Południowego Pacyfiku i zapewniają, że zrobili to w taki sposób, by wykluczyć zanieczyszczenie nowoczesnymi bakteriami. Wspierając swoje twierdzenie tym, że bakterie, które znaleźli wewnątrz rdzeni pobranych z dna morskiego, były rzeczywiście bakteriami in situ, argumentowali, że glina jest niemal nieprzepuszczalna dla bakterii, z bardzo małymi porami, a ponad pobranymi osadami była gruba, nieprzepuszczalna warstwa. I mieli bardzo rygorystyczne środki ostrożności, by zapobiec zanieczyszczeniu.
Aby zobaczyć, czy jakieś bakterie w osadach są zdolne do biologicznej aktywności włącznie z reprodukcją, testowali “anabolizm” (syntezę cząsteczek) przez trzymanie bakterii z tlenem (bakteriom kontrolnym nie dano tlenu), jak też z radioaktywnie oznakowanymi cząsteczkami, które można było pobrać i zamienić w białka i inne cząsteczki. Dodane cząsteczki obejmowały 13C6-glukozy, 13C2-octanu, 13C3-kwasu pirogronowego, 13C-dwuwęglanu, 13C-15N-mieszanki aminokwasów [mieszanka 20 aminokwasów] i 15N-amonu. Inną kontrolą było zabijanie bakterii formaldehydem. Badacze mogli wtedy zobaczyć przez mikroskop fluorescencyjny i radioaktywną wizualizację, czy prekursorowe cząsteczki zostały pobrane przez bakterie.
Wreszcie, badacze mogli izolować bakterie w różnych momentach czasowych (próbki sprawdzające aktywność, wzrost i obecność bakteryjną pobrano w trzecim i szóstym tygodniu oraz po 18 miesiącach), żeby zobaczyć, czy wzrasta bakteryjne miano, tj., czy się dzielą. Na koniec autorzy wyizolowali RNA (16S rRNA) z indywidualnych bakterii, namnożyli, zsekwencjonowali powoli ewoluujący RNA i zobaczyli, do jakich grup żyjących bakterii należały te prastare bakterie. (To zakłada, że nadal możemy rozpoznać grupy z nowoczesnych sekwencji, ale te cząsteczki ewoluują bardzo powoli.)
Wyniki:
1.) Aerobowe bakterie (bakterie, które potrzebują tlenu) nadal były zdolne do życia, rozpoczynając metabolizm i reprodukcję nawet, kiedy pochodził z osadów w wieku 101,5 milionów lat. Anaerobowym bakteriom, które nie potrzebują tlenu, nie poszło nawet w przybliżeniu tak dobrze i autorzy sądzą, że także niskie koncentracje tlenu w osadach przez czas geologiczny po prostu zabijają anaerobowe bakterie.
Tutaj jest ilustracja z artykułu, która pokazuje zdjęcia bakterii, z tymi samymi bakteriami badanymi następnie na pobór dodanych cząsteczek. Podpis jest skomplikowany, ale możecie zobaczyć, że szczególnie z dodanymi aminokwasami (i tlenem) komórki świecą się intensywnie (d i h są obrazami z mikroskopu elektronowego tych samych bakterii, pokazanych jako świecące w rzędach).
2.) Bakterie dzieliły się, co mierzono wzrostem ich liczby w próbach w miarę upływu czasu.
3.) Było znacznie trudniej znaleźć metabolizująca anaerobowe bakterie niż aerobowe. Te pierwsze były praktycznie martwe.
4.) Linie rodowe bakterii zidentyfikowanych w osadach, sądzone na podstawie sekwencjonowania ich i porównania 16S rRNA do nowoczesnych próbek, obejmują Actinobacteria, Bacteroidetes, Firmicutes, Alphaproteobacteria, Betaproteobacteria, Gammaproteobacteria i Deltaproteobacteria, oraz sinice (“cyjanobakterie”). Byłoby ciekawe porównanie sekwencji tych wczesnych gatunków z ich nowoczesnymi krewnymi, żeby zobaczyć dokładnie, ile i jakiego rodzaju zachodziło ewolucji.
5.) Jak przeżyły? Jedną hipotezą było, że przetrwały jako uśpione spory, co może trwać długo u bakterii. Wykluczono jednak tę możliwość, ponieważ żadna zidentyfikowana bakteria nie pochodziła z linii tworzących spory. Wydaje się, że bakterie po prostu przeszły w stan uśpienia, przeżywając bez żadnego – lub niemal żadnego – dającego się wykryć metabolizmu i bez rozmnażania się.
To nasuwa pytanie: czy te rzeczy rzeczywiście były żywe 101,5 milionów lat temu? Nie widzę, dlaczego nie miałyby być, chyba że uważa się coś, co wchodzi w stan uśpienia, za martwe, a potem, jak Łazarz, zmartwychwstaje, kiedy uśpienie zostaje przełamane. Jeśli ufamy autorom, że podjęli wystarczające środki ostrożności, by zapobiec zanieczyszczeniu współczesnymi bakteriami, to mamy tutaj najstarsze żywe organizmy na Ziemi.
h/t: Jeremy
_________________
Morono, Y., Ito, M., Hoshino, T. et al. Aerobic microbial life persists in oxic marine sediment as old as 101.5 million years. Nat Commun 11, 3626 (2020). https://doi.org/10.1038/s41467-020-17330-1
New report: Bacteria can remain alive for over 100 million years!
Why Evolution Is True, 30 lipca 2020
Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska
