Archaiczne życie na krawędzi

0
159

Gdy nadejdzie kanikuła i desperacko szukać będziemy lodziarni i fontanny, pomyślmy, że istnieją organizmy, które wręcz uwielbiają super-gorąco. Potrafią żyć we wrzącej solance, gejzerze czy w pobliżu podmorskiego wulkanu … Bez nich życie na naszej planecie ani by nie zaistniało, ani dziś by nie przetrwało

Przy okazji opowieści o bakteriach, zasiedlających nasze jelita i pomagających nam trawić, wspomniałam, że niektóre z nich są archeonami. Czyż nasze jelita to zatem środowisko ekstremalne, bo w takich lubują się archeony? Tak uważano, ale ostatnio zaczęto masowo badać kwasy nukleinowe rozpuszczone w wodzie morskiej. Nie da się z niej wyizolować archeonowych komórek, bo nie zawsze wiemy, w jakich warunkach i na jakiej pożywce utrzymać je w laboratorium. Jednak powszechna obecność ich DNA świadczy, że to właśnie archeony stanowią największą pulę mikroorganizmów w środowisku otwartego oceanu. Są tam nie do zastąpienia w obiegu węgla i azotu. Archeony przetrwały jednak i tam, gdzie przyszły na świat, gdy ten się dopiero zaczynał. Bardzo gorący i nieprzyjazny życiu. Wśród nich są i takie, co jak nikt inny potrafią robić metan. Z niego zaś ok. 3,5 miliardów lat temu składała się atmosfera naszej planety. Nie da się zatem wykluczyć ich udziału w jej powstawaniu. Dziś są nie tylko ciekawostką biologiczną i reliktem, niczym dziobak, ryba trzonopłetwa, skrzypłocze i amonity. Dostarczają bowiem cennych enzymów i są źródłem energii tam, gdzie słońce nie dochodzi. Dla nauki zaś są nieocenionym świadectwem tego, jak kiełkowała i wypuszczała pierwsze liście siewka drzewa życia.

Praw fizyki się nie zmieni.

Na samym początku organizmy były jednokomórkowe i kuliste. Kula jest kształtem, który przybierze każda wypełniona cieczą błona. Im mniejsza kulka, tym większy stosunek jej powierzchni (rosnącej do kwadratu promienia) do objętości (rosnącej do jego sześcianu). Wnętrze zaś trzeba ciągle nasycać pożywieniem i umożliwić mu oddychanie, a później jeszcze odebrać z niego to, co niestrawione lub toksyczne. Na początku nie było na to innego sposobu, niż pozwolić różnym odżywczym substancjom wniknąć przez błonę otaczającą komórkę do wnętrza, a szkodliwym pokonywać tę barierę w przeciwnym kierunku. Możemy zmienić kształt, jeśli błonę otoczymy sztywną ścianą, tak jak uczyniły bakterie. To jednak utrudni błonie działanie, a komórce wzrost.

Zobacz także  Towarzysze podróży.

Aby przestać być kulą i jednocześnie urosnąć, trzeba albo mieć cytoszkielet – komórkowe białkowe rusztowanie podtrzymujące fałdy – albo system dodatkowych błon wewnątrz komórki. Ów nosi nazwę retikulum. Jednak klasyczny cytoszkielet czy retikulum trudno dostrzec w komórkach kopalnych pochodzących sprzed ok. 3 miliardów lat. Ani, w swej kanonicznej formie, u dziś żyjących bakterii. Nie bez kozery komórki bakterii są średnio dziesięciokrotnie mniejsze od komórek takich, jak nasze. Jednak to nie rozmiar realnie oddziela bakterie od reszty świata, a brak w komórce otoczonego błoną jądra z materiałem genetycznym. Pod tym względem archeony są podobne do bakterii i dlatego aż do lat 90. były za nie uważane przez biologów. Mają również ścianę komórkową podobną nieco do bakteryjnej. Na tym jednak ich podobieństwa do powiedzmy Escherichia coli się właściwie kończą.

Nie archebakteria czyli co?

Pod wieloma względami archeony przypominają bardziej komórki jądrowe, niż bakteryjne. Posiadają i cechy całkowicie unikalne. Taką jest zdolność do tworzenia lipidów (tłuszczów), w których występuje wiązanie eterowe. U bakterii i w naszych komórkach to wiązanie jest estrowe, słabsze. To właśnie tu zasadza się archeonowa zdolność do „życia na krawędzi”, w temperaturze wrzącej solanki. Żeby żyć ekstremalnie trzeba też posiadać zdolność do stabilizowania białek w wysokiej temperaturze. Archeony mają do tego specjalne struktury, bardzo zresztą podobne do naszych białek szoku cieplnego. (Tak, tak, mamy takie białka w komórkach, co nie znaczy, że w upały nie trzeba się schładzać. )

To w maszynerii odpowiedzialnej za biosyntezę białek mieści się podstawa oddzielenia archeonów od reszty świata. Cząsteczka zwana 16S RNA służy do budowania struktur (rybosomów) odpowiedzialnych za tworzenie białek. Nie może mutować jak szalona, bo rybosom przestałby działać, a komórka by umarła. Porównując skład tej cząsteczki u tysięcy rozmaitych organizmów tworzy się ich drzewa „genealogiczne”. To właśnie na tej podstawie już ćwierć wieku temu Carl Woese doprowadził do prawdziwej rewolucji w biologii, jaką było wydzielenie archeonów w osobne wielkie królestwo. Równe królestwu bakterii oraz królestwu eukariontów, czyli wszystkich roślin, zwierząt, pierwotniaków i grzybów razem wziętych. To również na podstawie takich badań twierdzi się, że niedawno odkryty w kominie hydrotermalnym w oceanie Arktycznym Lokiarcheum jest archeonem najbardziej spokrewnionym z eukariontami, a więc i z nami, ludźmi.

Zobacz także  Wolny handel vs. protekcjonizm

Na początku to, co żyło, miało podobny kształt, ale szalenie różnorodne sposoby życia. Dziś jest odwrotnie. Większość stworzeń, które udało się wyizolować ze środowiska, ma niezmiernie różnorodne formy, ale niemal identyczny sposób życia. Oddycha tlenem i albo jest zdolne do fotosyntezy, a zatem zielone, albo cudzożywne na pokarmie organicznym. Archeony są z nami, by wiecznie pokazywać, że nie zawsze tak było. Żyją w każdym środowisku, zasiedliły je lub w nim przetrwały i nie musiały w tym celu zostawać pasożytami. Nie znamy bowiem archeonów chorobotwórczych. Cóż za szlachetna patyna! – chciałoby się zawołać.

PODZIEL SIĘ
Poprzedni artykułFlota USA ma być jeszcze większa
Następny artykułKoniec Obamy, 140 milionów łapówki, Jankesi nad Wisłą
Biolog molekularny i mikrobiolog, dziennikarz naukowy, ekspert z zakresu chorób zakaźnych. Popularyzowała nauki biologiczne i medyczne na łamach “Gazety Wyborczej” i jej Magazynu, “Życia z kropką”, “Newsweeka Polska”, “Polityki”, “Wiedzy i Życia”, „FOCUS-a”, “Świata Lekarza” a ostatnio „Gościa Niedzielnego”, „Wsieci” i „GPC”. Współpracowała z działem naukowym PAP, w trakcie jego reformy w latach 1999-2000, oraz jako autor, tłumacz i redaktor merytoryczny z wydawnictwami Prószyński i S-ka, WSiP, CiS i Adamantan.

Komentarze

komentarzy