Новости и мнения

Живи медленно, умри старым

Древние бактерии, живущие в глубоководных отложениях, живы, но метаболизм настолько медленный, что трудно сказать.

В северной части Тихого океана, на глубине 20 метров ниже дна океана, находятся бактерии, которые живут в крайне медленном переулке. Они не получали никаких новых источников пищи с тех пор, как были похоронены 86 миллионов лет назад, когда динозавры все еще ходили по земле. Тем не менее, они цепляются за жизнь, потребляя мало кислорода, доступного для них, с невероятно медленной скоростью.

«Их активность настолько медленная, что в наших временных рамках ничего не происходит», – сказал Ханс Рой из Орхусского университета, который обнаружил микробы. «Это намного меньше, чем любая лабораторная культура, которую мы имеем».

«Помимо того, что он сам по себе интересен, он имеет большое значение для потенциальной жизни в других средах с низким энергопотреблением, таких как недра Марса», – добавил Артур Спивак из Университета Род-Айленда, который не участвовал в исследовании.

Исследование, опубликованное сегодня (17 мая) в журнале Science, является частью постоянных усилий Роя по изучению организмов, обитающих в морских отложениях, которые могут составлять 90 процентов всех микробов в мире. «Мы смотрим на самые распространенные формы жизни на этой планете, и мы почти ничего о них не знаем», – сказал Рой.

Чрезвычайно медленно распространяющиеся бактерии были обнаружены на поверхности дна океана в 1990-х годах, но многие ученые изначально считали их мертвыми. Японская группа оспорила эту идею в прошлом году, когда показала, что клетки, захороненные в осадках Японского моря, могут расти, если им дают свежий источник питательных веществ . Теперь Рой сделал еще один шаг вперед, измеряя метаболизм подземных бактерий в их родной почве и подтверждая, что они живы, хотя и едва ли.

Команда собрала погребенные микробы в исследовательском круизе, который проплыл на запад вдоль экватора с Галапагосских островов, а затем повернул на север во вращающуюся совокупность течений, называемых северной части Тихого океана. На девяти остановках по пути исследователи пробурили дно океана, чтобы собрать цилиндры осадка глубиной 28 метров.

Уровень кислорода обычно уменьшается в пределах нескольких сантиметров от морского дна. Но Рой обнаружил, что отложения под круговоротом содержат кислород на рекордных глубинах 30 метров и более, потому что они оседают так медленно. «Если зерно будет лежать на поверхности, ему понадобится тысяча лет, чтобы что-то сесть на него», – сказал он. К тому времени, когда новые зерна захоронены, они были очищены от всех возможных питательных веществ поверхностными микробами, оставляя любые организмы внизу с очень малым количеством пищи. В результате подземные микробы поддерживают невероятно медленный метаболизм, потребляя мало захороненного кислорода.

Исследуя осадки с помощью игольчатых кислородных датчиков, Рой подсчитал, что каждая из самых глубоких бактерий израсходовала всего 0,001 фемтомоля кислорода в день. Чтобы представить это в перспективе, если вы поместите осадок из Северного моря в герметичный контейнер, микробы внутри будут поглощать весь кислород в течение нескольких минут. «Если бы мы сделали то же самое с нашими отложениями, прошло бы 1000 лет, прежде чем мы могли бы даже измерить изменение», – сказал Рой.

«Это добавляет все больше свидетельств того, что подводные (микробы) микроорганизмы выживают при удивительно низком потоке энергии и сильно отличаются от живых и быстро умирающих молодых микробов в приповерхностных средах или лабораторных культурах», – сказал Джон Паркс из Кардиффского университета.

Паркс также считает, что оценка Роя может быть щедрой. Техника, которую использовали исследователи, вероятно, пропустила некоторые клетки в осадке, недооценивая популяцию. «Метаболизм на клетку, вероятно, будет еще ниже!» – сказал Паркс.

Эти микробы могут работать на холостом ходу близко к минимальному пределу жизни. Они производят так мало энергии, что не могут даже повернуть жгутиковидные жгутики, которые позволяют им двигаться.

Не ясно, как бактерии справляются с таким небольшим количеством кислорода. «Мы понятия не имеем об этом», – сказал Рой. И это будет трудной загадкой, особенно потому, что большинство современных знаний о микробах происходит от изучения их в быстрорастущих культурах, добавил он. «Сам метод, который мы используем для их изучения, исключает любые знания о том, что растет медленно».

Другая тайна вращается вокруг возраста клеток, которые обнаружил Рой. Им должно быть не менее тысячи лет, но они могут быть намного старше. «Если они растут так медленно и все еще живы, значит, они тоже не умирают очень быстро», – сказал Рой.

H. Røy et al., «Аэробное микробное дыхание в глубоководной красной глине 86-летнего возраста», Science doi: 10.1126 / science.1219424, 2012.

Обсуждение

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *