algemeen

Ondergrondse microben zijn bijna onsterfelijk

Vorige maand, het Deep Carbon Observatorykondigde een opvallend feit aan: de massa van microben die onder het oppervlak van de aarde leven, varieert van 15 tot 23 miljard ton koolstof, wat ongeveer 245-385 keer de massa koolstof van alle mensen is. Dit is geweldig. Immers, niet zo lang geleden hadden we niet eens het vermoeden dat het leven diep onder de grond mogelijk was. Achter dit alles viel echter niet meteen detail op, wat verrassend en interessanter is dan de massa van het ondergrondse leven: de leeftijd.

Hoe onsterfelijkheid te bereiken? Vraag het de microben

Terug in de late jaren 1920 begon een wetenschapper genaamd Charles Lipman, een professor aan de Universiteit van Californië in Berkeley, te vermoeden dat er bacteriën in de stenen zitten. Geen fossiele bacteriën. Wonen.

Hij dacht na over het feit dat de bacteriën in zijnlaboratoria kunnen worden gereanimeerd na 40 jaar doorgebracht in droge grond in afgesloten flessen. Als ze vier decennia konden overleven, was er dan een limiet?

Kolen was als een steen, gerijpt om te testen, gegroeid uit moerasmodder. Hij begon stukken steenkool te vergruizelen om te zien of er iets uit het stof kon ontsnappen. Het zou kunnen.

Nadat hij het kolenstof in steriel water had gemengd, zag hij na twee of drie weken iets soortgelijks aan bacteriën. In oplossingen geplaatst met pepton, voedsel van bacteriën, versnelde hij de reanimatietijd tot vijf uur.

Wat is nieuwsgierig, ontdekte hij dat de perioderehydratatie in vloeistof gedurende twee dagen was noodzakelijk voor herstel. Als de vergruizelde kool werd bevochtigd, maar daarna werd het direct op voedselagar geplaatst, vergelijkbaar met gelatine, in een Petrischaal, groeide niets.

Natuurlijk voorzag Lipman voorzorgsmaatregelenom ervoor te zorgen dat geen vervuilende stoffen groei veroorzaken. Zijn draconische procedures voor het reinigen en steriliseren van voorgestampte stukken omvatten het reinigen, onderdompelen, bakken en knijpen van stukken steenkool gedurende enkele uren of dagen voor het slijpen. Hij vond zelfs dat het verhitten van het monster gedurende enkele uren bij 160 graden Celsius nooit leidt tot de vernietiging van bacteriën in de kolen. In elk geval moedigde hij ze zelfs aan. Hoe langer ze bakten - tot een ongelooflijke 50 uur - hoe beter ze leken te groeien wanneer de steenkool vervolgens werd gebroken. (Als de resultaten echt waren, zijn ze misschien niet zo verrassend gezien de omstandigheden waaronder steenkool wordt gemaakt).

Lipman geloofde niet dat hij de bacteriën wasgemaakt van steenkool, leefden in dezelfde zin waarin bacteriën in de darmen leven. Integendeel, hij geloofde dat tijdens het proces van koolvorming de bacteriën uitdrogen en in de vriesfase terechtkwamen.

"... de micro-organismen in de kolen zijn eigenlijkzijn overlevenden, gevangen in kolen tijdens de vorming van materiaal dat oorspronkelijk waarschijnlijk zeer rijk aan micro-organismen was, omdat het op veen leek, "schreef hij in de Journal of Bacteriology. "Ik geloof dat sporadische sporen of een soortgelijk stabiel stadium van rust van het micro-organisme verspreid over de kolenmassa's de wisselvalligheden van tijd en omstandigheden hebben doorgemaakt en een levendig karakter hebben behouden, het vermogen om te veranderen in een plantenorganisme en het vermogen zich te reproduceren in gunstige omstandigheden."

We noemen dit nu gedroogde toestand anhydrobios, en in deze staat kan het langzaam bewegende bestand zijn tegen het vacuüm van de ruimte en het bombardement van straling.

Lipman's steenkool kwam uit Wales en Pennsylvania, waar een deel ervan werd gedolven op een diepte van 900 meter. Pennsylvania steenkool inspireerde de naam van een hele geologische sub-periode - de Pennsville.

Hij is minstens 300 miljoen jaar oud.

Het was 1931. Zijn collega's geloofden waarschijnlijk dat Lipman gek was. Maar hier, in 2019, lijkt het steeds waarschijnlijker dat hij niet gek was. De oudste levende wezens in de wereld zijn misschien geen gebogen spitse dennen en geen oude espen, maar kleine microben die vastzitten in rotsachtige rotsen onder de oppervlakte, waarvan het doel niet is om te groeien of zich voort te planten, maar eenvoudig om de dood te misleiden.

Meer en meer recente werkentien jaar, laten zien dat levende bacteriën - veel van hen in een gehydrateerde, actieve toestand - in sedimenten, in rotsen, in holtes en kloven onder de grond, verouderde gegevens zijn.

Bijvoorbeeld, in de vroege jaren 2000, wetenschappersontdekte dat de snelheid waarmee de microben in de waterhoudende grondlagen en sedimenten ademden aanzienlijk lager was dan die van de microben aan de oppervlakte. De omloopsnelheid van biomassa - de tijd die het kost om moleculen in een cel te vervangen - werd gemeten van honderden tot duizenden jaren.

"We weten niet of microben zich hierin vermenigvuldigenondergrondse omgevingen met zo'n trage biomassa-omloopsnelheid ", schreef Frederick Cowell en Stephen D'Hondt in 2013 in Nature and Extent review of the Deep Biosphere," of leef zonder miljoenen en tientallen miljoenen jaren te verdelen. "

In 2017 verscheen een werk in PNAS, waarinEr wordt aangetoond dat twee kilometer onder de bodem van de Stille Oceaan voor de kust van Japan, in steenkool en schalie-afzettingen van 5-30 miljoen jaar oud, een lage dichtheid van bacteriën werd gevonden (hoewel het "lage" nog steeds 50-2000 cellen per kubieke centimeter bedraagt).

En ze zijn nog steeds actief, zij het erg langzaam,We leefden. De tijd van hun generatie varieerde van maanden tot meer dan 100 jaar. Maar deze schatting was waarschijnlijk onderschat. De generatietijd van E. coli in het laboratorium is 15 tot 20 minuten.

In de studie van microben die in diepzee levenmariene sedimenten in de Stille Zuidzee, 2018, gepubliceerd in de geobiologie, werd geconcludeerd dat fitness in dergelijke sedimenten niet in groei, maar in overleving is. De auteurs concludeerden dat de enige bron van voedsel voor dergelijke microben was dat ze ermee begraven werden. De hoeveelheid koolstof die ze gebruiken voor onderhoud en reparatie gedurende het jaar was slechts 2% van hun eigen koolstofgehalte in de cel.

"Het feit dat intacte microbiële cellen worden gevonden in deze oude habitat heeft opmerkelijke gevolgen voor de weerstand van deze organismen", schrijven de auteurs.

In hun computermodellen die veel simulerenmiljoen jaar, na vier miljoen jaar zijn alle cellen gestopt met groeien. Ze investeerden simpelweg alle middelen die ze konden vinden om het werk van het oude karkas te ondersteunen.

Hoe lang kan dit spel met nul durenprijzengeld? Zullen microben verhongeren? Zullen ze een verdorde, bevroren vorm aannemen, zoals degene die Lipman ontdekte? Of heeft het speciale voorwaarden nodig?

Bewijsmateriaal verzamelt datvan voedingsstoffen beroofd, oudere bacteriën zijn geen "microbiële zombies". Integendeel, talrijke studies hebben aangetoond dat wanneer diepgelegen micro-organismen in een meer gematigde omgeving worden geplaatst, ze snel tot leven komen.

Over het algemeen lijken deze bevindingen niet eenvoudig.zo belachelijk, gezien het feit dat de microben begraven diep onder het aardoppervlak worden beschermd tegen kosmische straling - door dikke lagen water, sediment, rotsen. De muonen die aanwezig zijn in kosmische straling die het aardoppervlak bereikt, kunnen slechts enkele tientallen meters rotsen doorbreken. Dergelijke straling bestraalt constant het DNA van organismen die op het oppervlak leven, wat leidt tot hun mutatie.

Panspermia hypothese dat het leven is gevuldReizen met liften in asteroïden naar het universum leek altijd iets bovennatuurlijks. Maar deze bevindingen, samen met het recente besef dat het leven bijna ogenblikkelijk op Aarde zou kunnen verschijnen, samen met de vorming van de planeet, dwingen ons om deze houding te heroverwegen. Hoewel de ruimte enorm is, zal het leven zijn weg vinden.

Samenvattend kunnen we zeggen dat de korstHet ziet er gewoon beroerd uit met idle, oude bacteriën, geparkeerd in energiebesparende modus en klaar om op elk moment tot leven te komen. Maar wat voor soort leven! Tijdvakken doorgebracht in begrafenis in een donkere, luchtloze, stille matrix, nauwelijks te eten, nauwelijks ademend, nauwelijks bewegend, nauwelijks levend. Maar niet dood.

Als Charles Lipman gelijk had, op onze planeeter zijn ook bacteriecellen die 50 miljoen jaar voor de komst van dinosaurussen zijn ontstaan, en die zich morgen weer kunnen gaan delen. Het is adembenemend.

De prijs van praktische onsterfelijkheid is echter om opgesloten te blijven in een ondergrondse gevangenis.

Mee eens, het is niet veel anders dan het begraven van mensen.

Als je geen updates over het onderwerp wilt missen, vergeet dan niet om je te abonneren op ons kanaal.