Επιστήμονες στις ΗΠΑ αποκάλυψαν νέες πληροφορίες σχετικά με το πώς ορισμένες από τις πρώτες μορφές ζωής στη Γη προσαρμόστηκαν στην αύξηση των επιπέδων οξυγόνου στην ατμόσφαιρα.
Η έρευνα, που διεξήχθη από το Πανεπιστήμιο της Μοντάνα (MSU) και δημοσιεύθηκε στο Nature Communications, φωτίζει την εξέλιξη των αρχαίων μικροβίων σε ακραία περιβάλλοντα, παρέχοντας ενδείξεις για την προέλευση της ζωής στον πλανήτη μας.
Ένα φυσικό εργαστήριο εξελικτικής προσαρμογής
Για περισσότερα από 20 χρόνια, ο καθηγητής Bill Inskeep, από το Τμήμα Επιστημών Γης και Περιβάλλοντος του MSU, μελετά τους μικροοργανισμούς που ζουν στις θερμές πηγές του Εθνικού Πάρκου Yellowstone.
Στη νέα του μελέτη, σε συνεργασία με τον συνάδελφό του Mensur Dlakic, αναπληρωτή καθηγητή στο Τμήμα Μικροβιολογίας και Κυτταρικής Βιολογίας, εξέτασε πώς η ζωή εξελίχθηκε πριν και κατά τη διάρκεια του Μεγάλου Γεγονότος Οξείδωσης – της περιόδου πριν από περίπου 2,4 δισεκατομμύρια χρόνια, όταν τα επίπεδα οξυγόνου στη Γη αυξήθηκαν ραγδαία.
Για να το επιτύχουν, οι επιστήμονες μελέτησαν μικρόβια που ζουν σε δύο θερμές πηγές – την Conch Spring και την Octopus Spring – που βρίσκονται στη Lower Geyser Basin του Yellowstone. Οι πηγές αυτές μοιάζουν σε πολλές πτυχές, αλλά η Conch Spring διαθέτει υψηλότερα επίπεδα οξυγόνου. Αυτό τους επέτρεψε να συγκρίνουν μικροβιακές κοινότητες σε διαφορετικές συγκεντρώσεις οξυγόνου.
Μικρόβια προσαρμοσμένα σε διαφορετικά περιβάλλοντα
Οι ερευνητές εστίασαν σε τρεις τύπους θερμόφιλων (μικροοργανισμών που αγαπούν τη ζέστη) που επιβιώνουν σε θερμοκρασίες έως 88°C. Αυτά τα μικρόβια ζουν σε streamers – λεπτές, νηματοειδείς δομές που αιωρούνται στο ρεύμα του καυτού νερού.
Αν και τα streamers των δύο πηγών φαίνονται παρόμοιας, αποδείχθηκε ότι φιλοξενούν πολύ διαφορετικές μικροβιακές κοινότητες. Η Octopus Spring, με τα υψηλότερα επίπεδα οξυγόνου, παρουσίαζε μεγαλύτερη μικροβιακή ποικιλία. «Η Octopus Spring περιείχε περίπου 10 πληθυσμούς που δεν βρέθηκαν στην Conch Spring, συμπεριλαμβανομένων αρχέγονων βακτηρίων και αρχαίων μικροοργανισμών», εξηγεί ο Inskeep.
Μελετώντας τα γονίδιά τους, οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι τα μικρόβια της Conch Spring είχαν έντονη γονιδιακή δραστηριότητα προσαρμοσμένη σε περιβάλλοντα με χαμηλό οξυγόνο. Αντίθετα, τα μικρόβια της Octopus Spring είχαν εξελίξει γονίδια που τους επέτρεπαν να ευδοκιμούν σε συνθήκες πλούσιες σε οξυγόνο.
Το Yellowstone ως παράθυρο στην προϊστορική Γη
Η μελέτη αυτή βοηθά τους επιστήμονες να κατανοήσουν καλύτερα πώς η ζωή προσαρμόστηκε στις μεταβαλλόμενες συνθήκες της Γης επί δισεκατομμύρια χρόνια. Σύμφωνα με τον Inskeep, το Yellowsone αποτελεί το ιδανικό φυσικό εργαστήριο για τέτοιου είδους έρευνες: «Θα ήταν εξαιρετικά δύσκολο να αναπαράγουμε αυτές τις συνθήκες στο εργαστήριο. Είναι προτιμότερο να μελετάμε αυτούς τους μικροοργανισμούς στο φυσικό τους περιβάλλον».
Παρόλο που αυτά τα αρχαία μικρόβια φαίνονται πολύ απομακρυσμένα από την ανθρώπινη ζωή, προσφέρουν πολύτιμες πληροφορίες για την εξέλιξη όλων των οργανισμών, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων.
«Μπορεί να φαίνεται παράδοξο να μελετάμε απλά μικρόβια για να κατανοήσουμε τη σύνθετη ζωή, αλλά στην πραγματικότητα, από εκεί πρέπει να ξεκινήσουμε», καταλήγει ο Dlakic.