Objev unikátní bakterie žijící v izolaci
Před 17 lety na podzim 2008 skupina amerických biologů publikovala ve vysoce uznávaném vědeckém časopise Science ohromující objev, jaký dosud nebyl učiněn. Zlatý důl v blízkosti Johannesburgu v Jižní Africe, v hloubce 2800 metrů, ukrýval bakterii, která vytváří svůj vlastní ekosystém.
Všechny ostatní organismy na naší planetě jsou buď závislé na existenci jiného organismu, nebo naopak. Nový druh, který nese vědecký název Desulforudis audaxviator, žije jako jediný známý případ zcela osamoceně: nepotřebuje nikoho jiného a nikdo jiný jeho existenci nepotřebuje.
Bakterie byla identifikována na základě analýzy DNA vody, která prosakovala do stěn dolu, a mikroskopických snímků. Více než 99,9 % veškerého genetického materiálu v odebraném vzorku patřilo tomuto jednomu druhu. Ostatní fragmenty DNA se zdály být kontaminacemi z laboratoře, což vedlo badatele, vedené Dylanem Chivianem, k závěru, že nový druh žije v dolních vodách dolu zcela osamoceně.
Pohled na teplomilnou bakterii
Bakterie D. audaxviator žije v horkých podmínkách, přibližně při teplotě 60 stupňů Celsia. Její buňky měří kolem čtyř mikrometrů, což je v normě pro bakterie.
Tato bakterie využívá pro svůj růst rozpuštěný oxid uhličitý a amoniak, ale její energetické zdroje nepocházejí z CO2. V tomto kontextu je potrava pouze zdrojem materiálu; zdroj energie je odlišný. Energii získává D. audaxviator z reakce vodíku a kyslíku, obsaženého v iontech sulfidů.
V hloubce téměř tří kilometrů voda v horninách produkuje vodík díky radioaktivnímu rozkladu. Tak tato bakterie, vytvářející svůj vlastní ekosystém, potřebuje k udržení života urychlovače, i když není schopna tuto energii přímo využít bez chemických procesů.
Badatelé usoudili, že bakterie je pravděpodobně schopna rozložit také organické látky, pokud by se naskytly.
Další překvapení
O několik let později se mystérium kolem Desulforudis audaxviator ještě prohloubilo. V roce 2021 oznámila jiná americká výzkumná skupina výsledky svých objevů provedených v letech 2011-2016, které ukázaly, že tato bakterie žije v horninách po celém světě.
Žádný jiný druh žijící zcela osamoceně nebyl nalezen, avšak tento specifický druh se zdá žít hluboko v kameni prakticky kdekoli. Badatelé vedení Ramunasem Stepanauskasem objevili buňky D. audaxviator nejen v Jižní Africe, ale také ve Spojených státech a v Rusku.
V USA byl vzorek nalezen v Kalifornii, konkrétně na potopeném vrtu Inyo-BLM-1, nacházejícím se 750 metrů pod zemí. V Rusku byla bakterie objevena v hloubce přibližně 2000 metrů v oblasti Západní Sibiře.
V Jižní Africe skupina Stepanauskase našla buňky D. audaxviator v rozmezí hloubek od 1300 do 3400 metrů.
V každém případě byly vzorky opět téměř výhradně složeny pouze z tohoto jednoho druhu. Sekvenční analýza odhalila, že bakterie z různých kontinentů jsou geneticky velmi podobné. Vzhledem k tomu, že buňky žijí izolovaně v horninách, musí se populace rozdělit před stovkami milionů let, kdy všechny kontinenty tvořily superkontinent Pangea.
Kemolitoautotrofní charakteristika
Schopnost D. audaxviator využívat jako zdroje jak látky, tak energie anorganické chemikálie naznačuje, že se jedná o kemolitoautotrofní druh. Poslední část slova „autotrofismus“ znamená, že nepotřebuje látky produkované jinými organismy. Opposite of autotrophy is heterotrophy.
Kemotrofie znamená, že jako zdroj energie používají chemické látky, spíše než světlo, jako rostliny (fototrofie). Další opositní pár litotrofie versus organotrofie rozlišuje, zda organismus konzumuje anorganické, nebo organické látky.
Existují i další kemolitoautotrofní bakterie. Rostliny jsou fotolitoautotrofy, zatímco zvířata jsou jejich úplným protikladem, kemo-organoheterotrofy.
