Yellowstone Milli Parkı'nın parlak renkli kaplıcalarında yaşayan mikroplar, yakıt için hidrojen kullanır, Boulder araştırmacılarından bir Colorado Üniversitesi, diğer gezegenlerdeki aşırı ortamlarda yaşam için iyi bir sınır olduğunu söyler ve insan vücudundaki bakterilerin anlaşılmasına katkıda bulunabilir.
Dünyanın önde gelen moleküler evrim ve mikrobiyoloji uzmanlarından Profesör Norman Pace liderliğindeki CU-Boulder biyologlarından oluşan bir ekip, Ulusal Proceedings'in online baskısında bu hafta “Yellowstone jeotermal sisteminde hidrojen ve biyoenerjetik” raporunu yayınladı Bilimler Akademisi.
Takımın parktaki birkaç yıllık araştırmasına dayanan bulguları, kükürdün termal özelliklerde yaşayan küçük organizmalar için ana enerji kaynağı olduğu fikrini çürütüyor.
Pace, “Kaplıcalardaki mikropların ana enerji kaynağı olan hidrojeni bulmak sürpriz oldu” dedi. “Bu proje aynı zamanda mikrobiyoloji bağlamında da ilgi çekicidir, çünkü tüm ekosistem hakkında bilgi almak için mikropları inceledik. Bu daha önce hiç mümkün olmadı. ”
Çalışma, 158 Fahrenhayt'ın üzerindeki sıcaklıklara sahip park özelliklerinde mikrobik toplulukları harekete geçiren ana metabolik enerji kaynağını belirlemek için özel olarak tasarlanmıştır. Fotosentezin bu sıcaklığın üzerinde olduğu bilinmemektedir.
Üç farklı ipucunun bir araya gelmesi, araştırmacıların hidrojenin ana enerji kaynağı olduğu sonucuna varmasına neden oldu. Kaplıca topluluklarında yaşayan mikrop çeşitlerinin genetik analizi, hepsinin hidrojeni bir enerji kaynağı olarak tercih ettiklerini ortaya koydu. Ayrıca tüm kaplıcalarda mikrobik biyoenerjetik için yeterli konsantrasyonlarda her yerde bulunan H2'yi gözlemlediler. Saha verilerine dayanan termodinamik modeller, hidrojen metabolizmasının bu ortamlarda en olası yakıt kaynağı olduğunu doğruladı.
Raporun baş yazarı John Spear, “Bu çalışma bazı ilginç ilişkili sorular sunuyor,” dedi. “Hidrojen, evrendeki en bol elementtir. Başka bir yerde yaşam varsa, hidrojen onun yakıtı olabilir ”dedi. “Mars'ta su olduğuna dair kanıtlar gördük ve Dünya'da hidrojenin fotosentez ve fermantasyon yoluyla biyogenetik olarak veya demir taşıyan kaya ile reaksiyona giren su ile biyogenetik olarak üretilebileceğini biliyoruz. Biyojenik olmayan süreçlerin Mars'ta hidrojen üretmesi ve bazı mikrobiyal yaşam formunun bunu kullanıyor olması mümkündür ”dedi.
Spear'a göre, aşırı insanlarda - insan vücudu da dahil olmak üzere - hidrojeni yakıt olarak kullanan bakterilerin birçok örneği var. “Son çalışmalar ülserlere neden olan Helicobacter pylori bakterilerinin midenin içindeki hidrojen üzerinde yaşadığını göstermiştir” dedi Spear. “Salmonella bağırsaktaki hidrojeni metabolize eder. Aşırı ortamlarda hidrojeni metabolize eden kaç çeşit mikrop olduğunu merak ediyor. ”
Laboratuarda yetiştirilen kültürleri kullanan geleneksel mikrobiyoloji tekniklerine güvenmek yerine, CU-Boulder ekibi Pace tarafından mikrobiyal topluluğun bileşimini sahada göründüğü gibi genetik olarak analiz etmek için geliştirilen metodolojiyi kullandı. Spear, “Bir kültür tabağında neyin yetiştiğine bakmadık, örneklerin RNA'sına doğrudan tarladan baktık” dedi.
Pace, “Daha önce Yellowstone kaplıcalarında hangi mikropların yaşadığını bilmiyorduk ve şimdi yapıyoruz” dedi.
Verileri toplamak için bazıları daha önce hiç toplanmamış yeni bir enstrüman takımı kullanıldı. “Daha önce hiç kimse kaplıcalardaki hidrojen konsantrasyonunu ölçmemişti çünkü teknoloji yaklaşık yedi yıl öncesine kadar yoktu. Artık suda çok düşük seviyeli hidrojen konsantrasyonlarını tespit edebiliyoruz ”diye açıkladı.
“Kaplıcalarda bol miktarda hidrojen bulduk - bakteriler için sonsuz bir kaynak” dedi. Sudaki H2 miktarının ölçümleri, parkın farklı bölümlerinde ve farklı mevsimlerde Yellowstone kaplıcalarında, derelerde ve jeotermal havalandırmalarda kaydedildi. Tüm ortamlarda enerji metabolizması için uygun konsantrasyonlar vardı.
Ekip, hidrojenin gerçekten enerji kaynağı olup olmadığını öğrenmek için bilgisayar tarafından üretilen termodinamik modelleri kullandı. Spear, “Yellowstone'da havada sülfür kokusunu alabiliyorsunuz ve kabul edilen fikir, sülfürün sıcak kaynaklarda yaşam için enerji kaynağı olmasıydı. Öyle değil, ekibin hidrojen, sülfit, çözünmüş oksijen konsantrasyonu ve diğer faktörlerin saha ölçümleri üzerine kurulu bilgisayar modellerine göre.
Spear, mikrobiyal bir ekosistemi keşfetmenin zor olduğunu söyledi. “Örneğin, tüm taramalı sistemlerle bir ormanda neler olup bittiğini açıklamak için yeterince zor zamanımız var. Mikrobiyal bir sistem bile göremiyoruz. ”
Numune ekstraksiyonu tehlikeli ve hassas bir işlemdi. Bir kaplıcanın tüm mikrobik topluluğunu doğru bir şekilde analiz etmek için, Spear'ın sadece bir kalem silgisi kadar malzeme toplaması gerekiyordu. Tortu numuneleri özel numune şişeleri içine alındı ve mikrobiyal topluluğun korunması için sıvı nitrojen kutularında hemen donduruldu.
Tortu bulunmayan yaylarda, Spear suya bir cam slayt asarak ve mikropların birikmesine izin vererek planktonik organizma örnekleri topladı. “Bakteriler bizim gibi. Birlikte olmayı seviyorlar, bir yüzeye bağlanmayı seviyorlar ve yiyecekleri - çözünmüş hidrojeni, bu durumda - onlara getirmeyi seviyorlar. ”
Mızrak, kaplıcaların renklerinin mineraller ile havuzlarda yaşayan mikroplar arasındaki etkileşimlerin sonucu olduğunu açıkladı. Sıcak su genellikle minerallerden renkler gösterir ve daha soğuk su fotosentetik pigmentlere ev sahipliği yapar.
Spear, “Bu analizde gördüklerime dayanarak, hidrojenin muhtemelen birçok ortamda çok fazla hayat sürdüğünü düşünüyorum” dedi. “Bu bir parça spekülasyon, ancak hidrojeni metabolize eden bakteri sayısı ve türü göz önüne alındığında, muhtemelen çok eski bir metabolizma şeklidir.
Bu önemlidir çünkü bize Dünya'daki yaşamın tarihini anlatıyor ”dedi. “Ve eğer Dünya'da bu şekilde çalışıyorsa, başka bir yerde olması muhtemeldir. Yıldızlara baktığınızda, evrende çok fazla hidrojen var. ”
Orijinal Kaynak: UCB Haber Bülteni
