Naukowcy odkrywają, jak mikroby z Yellowstone odsłaniają tajemnice początków życia na Ziemi

Naukowcy z Uniwersytetu Stanowego Montany dokonali przełomowego odkrycia, które rzuca nowe światło na ewolucję życia na naszej planecie. Badając mikroorganizmy żyjące w gorących źródłach Parku Narodowego Yellowstone, zespół pod kierownictwem geomikrobiologa Billa Inskeepa zdołał odtworzyć warunki panujące na Ziemi przed i po tzw. Wielkim Wydarzeniu Utleniającym (GOE), które miało miejsce około 2,5 miliarda lat temu. To właśnie wtedy atmosfera naszej planety zaczęła się nasycać tlenem, co miało kluczowy wpływ na rozwój życia.

Badania skupiały się na dwóch gorących źródłach: Octopus Spring i Conch Spring, położonych w Lower Geyser Basin w Yellowstone. Choć oba źródła charakteryzują się wysokimi temperaturami sięgającymi 88°C, różnią się one znacząco pod względem składu chemicznego. Octopus Spring zawiera około 20 mikromoli rozpuszczonego tlenu na litr, podczas gdy w Conch Spring tlen jest praktycznie nieobecny, a stężenie toksycznego siarkowodoru przekracza 120 mikromoli. Te różnice czynią je naturalnymi laboratoriami do badania adaptacji mikroorganizmów do zmieniających się warunków środowiskowych.

Analiza genetyczna mikroorganizmów z obu źródeł przyniosła fascynujące wyniki. W Octopus Spring zaobserwowano większą różnorodność drobnoustrojów, z których wiele aktywnie wykorzystuje tlen w swoich procesach metabolicznych. Dominują tam organizmy heterotroficzne, które odżywiają się innymi mikrobami, co wskazuje na bardziej złożony ekosystem. 

Z kolei w niemal beztlenowym środowisku Conch Spring mikroorganizmy wykazują zdolność do wiązania tlenu za pomocą specjalnych enzymów, nawet przy jego śladowych ilościach. Co ciekawe, te enzymy są najbardziej aktywne w obecności wysokich stężeń siarkowodoru, co sugeruje, że starożytne formy życia mogły rozwijać mechanizmy detoksykacji i wykorzystania tlenu w ekstremalnych warunkach.

Profesor Bill Inskeep, który od niemal 30 lat bada mikroby w Yellowstone, podkreśla unikalność tych naturalnych eksperymentów. "Wyobraź sobie próbę stworzenia strumieni gorącej wody z odpowiednią ilością tlenu i siarkowodoru. Bardzo trudno byłoby odtworzyć tego rodzaju eksperyment w laboratorium. I to jest takie fajne w badaniu tych środowisk. Możemy dokonywać obserwacji w dokładnych warunkach geochemicznych, których te organizmy potrzebują do rozwoju"

Wyniki tych badań sugerują, że życie na Ziemi mogło przystosować się do obecności tlenu na długo przed jego znaczącym wzrostem w atmosferze. Mikroorganizmy mogły rozwijać mechanizmy wykorzystania tlenu w środowiskach bogatych w siarkowodór, co pozwoliło im przetrwać i ewoluować w zmieniających się warunkach geochemicznych. To odkrycie ma kluczowe znaczenie dla naszego zrozumienia ewolucji życia i adaptacji organizmów do ekstremalnych warunków środowiskowych.

Badania te nie tylko poszerzają naszą wiedzę o początkach życia na Ziemi, ale także mogą mieć praktyczne zastosowania. Zrozumienie mechanizmów adaptacyjnych mikroorganizmów w ekstremalnych warunkach może pomóc w poszukiwaniu życia na innych planetach oraz w biotechnologii, gdzie enzymy zdolne do działania w skrajnych warunkach są niezwykle cenne.

Park Narodowy Yellowstone, ze swoimi unikalnymi ekosystemami, nadal pozostaje kluczowym miejscem dla badań naukowych. Dzięki naturalnym laboratoriom, takim jak Octopus Spring i Conch Spring, naukowcy mogą bezpośrednio obserwować procesy, które kształtowały życie na naszej planecie miliardy lat temu. To przypomina nam, jak wiele jeszcze tajemnic kryje nasza Ziemia i jak ważne jest ich odkrywanie dla przyszłości nauki i ludzkości.