W nowej publikacji w czasopiśmie Nature Communications naukowcy z Uniwersytetu Stanowego Montana w College of Agriculture podkreślają nową wiedzę na temat tego, jak starożytne mikroorganizmy dostosowały się do środowiska prehistorycznego o niskim tlesie do tego, które istnieje dzisiaj. Praca opiera się na ponad dwóch dekadach badań naukowych w Parku Narodowym Yellowstone autorstwa profesora MSU Billa Inskeep.
Artykuł zatytułowany „Procesy oddechowe wczesnie rozwiniętych hipertermofilów w społecznościach siarkowatym i niskoksygenowym geotermalnym mikrobiologicznym” został opublikowany 2 stycznia. Autorzy inskeep, profesor na Wydziale Zasobów Lądowych i nauk o środowisku oraz męską Dlakic, profesora powołania, profesora powołania się W Departamencie Mikrobiologii i Biologii Komórki porównał organizmy kochające ciepło w dwóch cechach termicznych Yellowstone, sprężynach konch i ośmiornicy, położonej w dolnej części gejzeru parku.
Inskeep i Dlakic wybrały lokalizacje, ponieważ są one geochemicznie podobne, z jednym znaczącym wyjątkiem: sprężyna koncha jest wyższa w siarczku i tlenu w porównaniu do sprężyny ośmiornicy. Z tego powodu byli w stanie skupić się na dwóch kontrastujących środowiskach termicznych o niskim i wysokim poziomie tlenu.
W obu źródłach znaleziono trzy rodzaje termofilowych drobnoustrojów-organizmy, które rozwijają się w środowiskach o wysokiej temperaturze. W artykule stwierdza, że styl życia drobnoustrojów w odpowiednim środowisku może rzucić światło na to, jak ewoluowało życie przed i przez wielkie zdarzenie utleniania, okres około 2,4 miliarda lat temu, kiedy atmosfera Ziemi przeszedł z prawie braku tlenu do prawie 20% zawartości tlenu ma dzisiaj.
„Kiedy tlen zaczął rosnąć w środowisku, te termofily były prawdopodobnie ważne w pochodzeniu życia drobnoustrojów”, powiedział Inskeep, który prowadził badania w Yellowstone od 1999 roku. „Istniała ewolucja organizmów, które wykorzystywały tlen. Octopus ma więcej tlenu. I rzeczywiście jest tam więcej organizmów aerobowych.
Mikroorganizmy, które studiował Inskeep i Dlakic, znajdują się w „streamerach”, które żyją w prądach szybkiego strumienia. Streamery, które wyglądają jak małe rośliny wodorostów, przyczepiają się do skał i innych obiektów w wiosennej i wyhodują włókna, które „poruszają się” w prądu.
Choć wizualnie podobnie, streamery w sprężynach konch i ośmiornicy gościły bardzo różne kolekcje drobnoustrojów. Chociaż trzy gatunki drobnoustrojów były wspólne dla obu sprężyn, sprężyna ośmiornicy o wyższej tlenu miała znacznie większą różnorodność. Naukowcy stwierdzili, że oferuje to wgląd w to, jak ewoluowali, aby rozwijać się w świecie wyższego tlenu.
Autorzy porównali geny oddechowe znalezione w drobnoustrojach koncha w porównaniu do sprężyny ośmiornicy. Geny przystosowane do bardzo niskiego tlenu były „wysoce wyrażane, co oznacza, że były bardziej aktywne, w wiosnie Conch. I odwrotnie, organizmy w wiosnie ośmiornicy wyrażały geny dostosowane do wyższego poziomu tlenu, prawdopodobnie ważniejsze, ponieważ poziomy tlenu wzrosły podczas wielkiego zdarzenia utleniania.
W ciągu trzech dekad w MSU Inskeep zebrał obszerne dane z Yellowstone, ale powiedział, że zawsze jest więcej do nauczenia się i więcej pytań. W 2020 r. On i Dlakic otrzymali dotację z okazji National Science Foundation w promowaniu zrozumienia poprzez program syntezy w celu badania termofilów Yellowstone, a ich współpraca nadal oświetla nieznane wcześniej aspekty życia na Ziemi.
Inskeep powiedział, że umieszczenie MSU w ekosystemie Greater Yellowstone sprawia, że idealnie jest przygotowany do przeprowadzenia tego rodzaju badań.
„Bardzo trudno byłoby odtworzyć tego rodzaju eksperyment w laboratorium; wyobraź sobie, że próbujesz przenieść strumienie ciepłej wody z odpowiednimi ilością tlenu i siarczku”-powiedział. „I to jest takie miłe w badaniu tych środowisk. Możemy dokonać tych obserwacji w dokładnych warunkach geochemicznych, które organizmy te muszą się rozwijać”.
I chociaż machinacje gorących wiosennych wigglerów mogą czuć się dalekie od ludzkiego życia, poszerzają naszą wiedzę o tym, jak ludzie się rozwijali i jak różne formy życia dostosowują się do ich otoczenia, aby zapewnić ich przetrwanie, powiedział Dlakic.
„Zrozumienie złożonego życia może wydawać się sprzeczne z intuicją poprzez badanie czegoś, co jest proste, ale tak naprawdę musi się zacząć” – powiedział. „Musisz przemyśleć, aby zrozumieć, gdzie jesteśmy dzisiaj”.