Суперорганізм з морського дна використовує електрику, щоб піймати парниковий газ

Суперорганізм з морського дна використовує електрику, щоб піймати парниковий газ

В глибинах океану межі двох різних доменів життя — бактерій і архей — здаються розмитими. Живучи в донних відкладеннях разом, ці мікроорганізми об'єднались у великі енергосистеми, що дозволяє їм окислювати метан в океані.

Завдяки цьому процесу, величезні запаси цього парникового газу не потрапляють в атмосферу. Але як мікробному товариству вдається робити це в безкисневих умовах — було загадкою протягом десятиліть.

«Божевільна річ, що наша Земля є такою, якою є, завдяки цим консорціумам, — говорить Антьє Боецій з Інституту морської мікробіології імені Макса Планка у Бремені, Німеччина. — Наш клімат залежить від них».

Два дослідження, одне на чолі з пані Боецій, інше — очолюване Вікторією Орфан з Каліфорнійського технологічного інституту в Пасадені, США, ймовірно, розгадали загадку. Бактерії з'єднуються з археями за допомогою крихітних нанодротів, що дозволяє відбуватись взаємовигідному процесу.

Аеробні організми, такі як ми, отримують енергію «спалюванням» їжі в присутності кисню. Але це не варіант для мікробів, які живуть на глибині, де кисню немає. По суті, ці бактерії роблять те саме, але замість кисню вони використовують сульфат.

Археї розщеплюють метан з утворенням енергії, але їм потрібне місце, куди відправляти вивільнені електрони. Вони передають електрони бактеріям, які з'єднують їх з сульфатом. Це дозволяє бактеріям продукувати АТФ, енергетичну «валюту» клітин.

Співпрацюючи, обидва організми отримують вигоду від реакції, яку жоден з них не може здійснити самотужки.

Неймовірні відкриття та захоплюючі дослідження не робляться на пустому місці. Наукові здобутки вчених — результат наполегливої праці, яка починається з навчання. Необхідні для подальшої наукової кар'єри знання може дати як вища освіта в Німеччині, так і навчання за океаном, однак в будь-якому разі досвід світової наукової спільноти важко переоцінити.

Відкриття нанодротів

Команда пані Боецій зробила прорив, коли вони дізнались, як побачити нанодроти за допомогою електронного мікроскопа. «Вони такі нечисленні і тонкі, що їх можна побачити лише за певних умов», — говорить вона.

Хоча команда Орфан не виявила нанодротів, вони зуміли виключити можливість того, що обмін електронами відбувається просто через навколишнє середовище.

Використання нанодротів для прямої передачі електронів може дозволяти мікробам рости швидше, ніж якби вони обмінювались ними непрямо, говорить Боецій.

Це хвилююче відкриття, оскільки воно пояснює, як організми, які виглядають відособленими, можуть обмінюватись електрикою, говорить мікробіолог Ларс Петер Нільсен з Оргуського університету в Данії.

Зображення нанодротів переконливі, говорить Юрій Горбі, геобіолог з Політехнічного інституту Ренсселера у Нью-Йорку, США. Однак, поки не проведені прямі вимірювання, він з обережністю називає їх «дротоподібними утвореннями».

Втім, вони вже потрапили до зростаючого списку організмів, які живляться електрикою, говорить Горбі. Всі такі організми, здається, досягають цього різними способами. «Ми тільки підбираємось до розуміння життя перших електриків світу», — говорить він.

«Нам краще до цього звикнути — електрони, ймовірно, ключовий елемент в багатьох мікробних взаємодіях», — погоджується Нільсен.

Суперорганізм

Мікроорганізми настільки тісно пов'язані один з одним нанодротами, що їх практично неможливо розділити, говорить Боецій.

Її команда планує дослідити, чи не обмінюються археї і бактерії генами, зокрема тими, які беруть участь у передачі електронів. Це допоможе зрозуміти, чи мала тут місце коеволюція, а також дати відповідь на питання про те, наскільки вони насправді відособлені по відношенню до їх метаболізму і здатності процвітати один без одного.

«Ці мікробні консорціуми багато в чому виступають як суперорганізм, але партнери також є окремими видами, які, отримуючи вигоду від загального процесу, роблять його стійким», — говорить Нільсен.

Горбі бачить такі товариства радше мікробною тканиною, ніж суперорганізмом. «Електричні з'єднання між трильйонами окремих клітин, кожна з яких організовує свою власну завершену метаболічну мережу — як на мене, це змінює правила гри», — говорить він.

X

Вхід

Завантажую...