2023 Автор: Sophia Otis | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2023-05-21 01:51
Микробдор дүйнөсүндө, саясаттагыдай эле, кээ бир топтор ''экстремист'' деген белгини силкилдете алышпайт. уникалдуу генетикасы жана химиялык түзүлүшү аларды башка бардык жандыктардан бөлүп турган микроорганизмдер сыяктуу.
Бир нече жылдар бою биологдор археяларды экстремофиль-жандыктар катары экстремалдык шарттарда жашашат. Чынында эле, археялардын көптөгөн түрлөрү башка организмдерди өлтүрө турган чөйрөдө, Йеллоустоун ысык булактарынан гипер-туздуу Өлүк деңизге чейин, рН деңгээли аккумулятордун кислотасына барабар болгон тоо-кен калдыктары менен булганган агымдарга чейин өсөт. Археялар ичегилер менен оозубуздун жылуу, караңгы чөйрөсүндө да жашайт.
Экстремофильдер катуу изилдөөлөрдүн предмети болуп келгени менен, окумуштуулар топурак менен деңиз суусун кошкондо, күнүмдүк чөйрөдө жашаган археалдык түрлөрдүн көптүгүнө эми гана көңүл бура башташты.
Саат 13:30да. PT Дүйшөмбү, 11-декабрь, изилдөөчүлөрдүн эл аралык тобу Сан-Францискодогу Moscone Center South, Room 256-да Америка геофизикалык союзунун (AGU) жылдык жыйынынын жүрүшүндө археянын экстремалдык жана өтө эле экстремалдык дүйнөсү жөнүндө жаңы ачылыштарды тартуулашат. Сессиянын модератору Крис Фрэнсис, Стэнфорд университетинин геология жана экология илимдеринин ассистенти жана Калифорния-Санта-Барбара университетинин Жер илиминин доценти Дэвид Валентина.
''Архея бир нече жылдар бою микробдук экология жана физиология тармагында абдан кызуу тема болуп келген, '' деди Фрэнсис, биология боюнча окуу китептеринин көбү азыр жашоону үч чөйрөгө - Архей, Бактерия жана Эукарияга бөлөрүн белгиледи. өсүмдүктөрдү, жаныбарларды, козу карындарды, балырларды жана жөнөкөйлөрдү камтыган категория.
Окумуштуулар үч домендин тең эң акыркы орток атасы Жер өтө жаш жана өтө ысык кезде экстремалдык шарттарда жашаган бир клеткалуу организм болгон деп эсептешет жана атмосферада кычкылтектин ордуна метан көп болгон. Көлөмү жана формасы боюнча бактерияларга окшош болсо да, генетикалык анализ археялар чындыгында адамдар жана башка эукариоттор менен тыгыз байланышта экенин көрсөттү.
Байыркы келип чыгышы
Археялар жер бетиндеги эң байыркы организмдердин бири деп эсептелгени менен, бул байыркы микробдордун палеонтологиялык далилдерин табуу кыйын болуп чыкты. AGU сессиясында Иллинойс-Чикаго университетинин кызматкери Г. Тодд Вентура эң алгачкы археологиялык фоссилдер кандай болушу мүмкүн экенин айтып берет - 2,71 миллиарддан 2,65 миллиард жылга чейинки терең жер астындагы алтын кенинен чогултулган тектердин үлгүлөрү. Онтарио, Канада. Вентура жана анын кесиптештери тектердин курамында археалдык клетка мембраналарында гана кездешүүчү липиддердин же майлуу кошулмалардын түрү бар экенин аныкташкан. Бул табылга 2,65 миллиард жыл мурун аймак суу астында калганда жана гидротермалдык вентиляторлордун астында калганда, архей коомчулугу бул аймакты байырлаган болушу мүмкүн экенин көрсөтүп турат, натыйжада азыркы Онтариодо алтын кени пайда болгон.
АГУнун башка презентациясында Массачусетс технологиялык институтунун кызматкери Роджер Суммонс азыркы археялардын липиддеринен жакында алынган жаңы органикалык кошулмалардын ачылышы жөнүндө баяндайт. Бул кошулмалардын көбү '' илим үчүн жаңы болгон химиялык структураларга ээ болушу ыктымал,'' деди ал.
Вудс Хоул Океанографиялык Институтунун кызматкери Карын Роджерс Италиянын Вулкано аралындагы деңиз гидротермалдык вентиляторлорунда жашаган археалдык жамааттарга температуранын жана химиянын таасирин талкуулайт. Бул тайыз сууларда термофилдик археялардын бир нече түрү жашайт, ал жерде температура кээде кайноо чекитине жакындайт. Роджерс 59 C (38 F) салыштырмалуу орточо температурада термометр 94 C (201 F) жеткен ысык вентиляторлорго караганда эки эсе көп археологиялык түрлөрдүн бар экенин аныктады.
Климаттын өзгөрүшү
АГУнун үч презентациясы археянын глобалдык климатка жана тамактанууга тийгизген олуттуу таасири жөнүндө таң каларлык жаңы табылгаларга багытталат. Акыркы жылдарда окумуштуулар метаногендик археялар атмосферада метан газынын пайда болушунда маанилүү роль ойноорун аныкташкан. Курчап турган чөйрөнү коргоо агенттигинин маалыматы боюнча, метан көмүр кычкыл газына караганда атмосфералык жылуулукту кармоодо 20 эсе натыйжалуураак. Бириккен Улуттар Уюмунун комиссиясы ошондой эле атмосферадагы метандын деңгээли 1750-жылдан бери 150 пайызга көбөйгөнүн аныктады.
Күрүчкө болгон эл аралык суроо-талап планетадагы метан өндүрүшүнүн негизги кыймылдаткычтарынын бири экени белгилүү болду. Изилдөөлөр көрсөткөндөй, күрүч чарбасы глобалдык метан эмиссиясынын 10 пайыздан 25 пайызга чейинки бөлүгүн түзөт, мунун көбү метаногендик археялардын аркасында, алар суу каптаган күрүч талааларында органикалык заттарды талкалаганда, тонналаган метан газын бөлүп чыгарышат. Германиядагы Макс-Планк-Жердик микробиология институтунун AGU панели Ральф Конрад, ал жана анын кесиптештери дүйнө жүзү боюнча күрүч талааларында басымдуу метан өндүрүүчүлөр катары аныкталган күрүч кластери I деп аталган архейлердин тобун сүрөттөйт. Өткөн жылдын июль айында Макс-Планк институтунун изилдөөчүлөрү биринчилерден болуп Райс кластери I түрүнүн геномунун картасын түзүшкөн. Бул ген секвенциясы аракети бир күнү илимпоздорго генетикалык инженерия аркылуу айыл чарбадагы метандын эмиссиясын азайтуунун жолун табууга жардам бериши мүмкүн.
Бардык жерде экстремофильдер эмес
''Көп жылдар бою биз археяларды экстремофилдер-галофилдер [тузду сүйүүчү], термофилдер [жылуулукту сүйүүчү], ацидофилдер [кислота сүйүүчү] же метаногендер [метан өндүрүүчүлөр] деп ойлочубуз, '' деди Фрэнсис.. Чынында эле, кээ бир Crenarchaeota чынында эле экстремалдуу болуп саналат. Pyrolobus fumarii түрү кайноо температурасынан бир топ жогору, 113 C же 235 F сууларда аман калуу боюнча дүйнөлүк температура рекордуна ээ.
''Бирок, 90-жылдардын башында экстремофилдик эмес археялар бардык жерде жана деңиз чөйрөсүндө көп экени аныкталган, бирок бул организмдер кантип тиричилик кылып жатканы так белгисиз, - деди Фрэнсис.''Андан кийин, 2005-жылы бул организмдердин кээ бирлери айлана-чөйрөдө эмне кылып жатканын түшүнүүбүз кескин өзгөрдү.''
Ошол жылы Фрэнсис жана башка илимпоздор термофилдерди жана экстремофилдерди камтыган Архей доменинин бир бөлүмү болгон Кренархеотада көз карандысыз изилдөөлөрдү жүргүзүшкөн. "Кренархеоталар бардык жерде - топурактарда, чөкмөлөрдө, жер астындагы тереңдикте жана океанда," деди ал. ''Алар жер бетиндеги потенциалдуу эң көп организм, бирок биз алардын океанда кантип аман калышарын чындап эле биле алган эмеспиз.''
Эстремофилдик эмес Кренархеоталар, Фрэнсистин айтымында, азоттун глобалдык камсыздоосун айлантуудагы потенциалдуу маанилүү ролу менен кызыктуу. Бардык жандыктар белокторду, ДНКларды жана башка биомолекулаларды жасоо үчүн азотко муктаж. Атмосферанын 80 пайызга жакыны азот газынан турат, ал кычкылтектен айырмаланып, көпчүлүк организмдер тарабынан сиңире албайт. Колдонууга жарактуу азот алуу татаал биологиялык процесс болуп чыгат. Биринчиден, айлана-чөйрөдөгү атайын «азотту бекитүүчү» бактериялар атмосфералык азотту аммиакка айлантат, андан кийин «нитрификациялоочу» бактериялар аммиакты нитриттерге жана нитраттарга кычкылдандырат, алар өсүмдүктөргө оңой сиңет же башка микробдор тарабынан чыгарылат. Жаныбарлар жана адамдар өз кезегинде азотту өсүмдүктөрдү жана башка чөп жегич жаныбарларды жеп алышат.
Бул биология сабагында ондогон жылдар бою үйрөтүлгөн догма болчу - 2005-жылдын сентябрына чейин, Вашингтон университетинен Дэвид Стал бактериялар нитрификацияга монополияга ээ эмес экенин көрсөткөн. Уникалдуу лабораториялык экспериментте Стал жана анын кесиптештери биринчи жолу археялар – бул учурда деңиздеги Кренархеаота – аммиакты нитритке кычкылдандырарын биринчи жолу көрсөтүштү.
Бир айга жетпеген убакыт өткөндөн кийин, Фрэнсис жана анын кесиптештери Улуттук Илимдер Академиясынын (PNAS) эмгектеринде аммиакты кычкылдандыруучу Кренархеотанын бүткүл океандын суу колонналарында жана чөкмөлөрүндө кеңири таралганын көрсөткөн макала жарыялашкан. Андан кийин 2006-жылдын июль айында немис микробиологу Криста Шлепер нитрификациялоочу эоталар Европанын топурактарында алардын бактериялык кесиптештерине караганда 3000 эсеге көп экенин көрсөткөн.
Мексика - Исландия
AGU жолугушуусунда Фрэнсис жана Стэнфорддун мурдагы аспиранты Майк Беман Мексиканын Калифорния булуңундагы деңиз археяларынын ролун талкуулашат, ал жерде нитрификациялоочу Кренархеоталар 2000 фут тереңдикте да абдан көп кездешет.
Исландияда Шлепер жана анын кесиптештери жакында биринчи аммиакты кычкылдандыруучу экстремофилдерди - Кренархеотанын бир тобун аныкташты, алар бир нече кычкыл ысык булактарда жашашат, ал жерде температура 80 C (176 F) жетет. ''Биздин изилдөөбүз жалпысынан аммиакты кычкылдандыруучу археялар ысык булактарда бар экенин жана жигердүү нитрификацияланарын далилдейт, - деди Вена университетинин экологу Андреас Рихтер, топтун тыянактарын AGUда сунуштайт.
''Аммиакты кычкылдандыруучу бактериялар 100 жылдан ашык мурун ачылган жана аммиакты кычкылдануу мурда бактериялык чөйрөдө гана бар деп ойлошкон, '' деди Фрэнсис. '' Бул процесске Архейдин мүчөлөрү да катышканын эч ким ойлогон эмес. Биз дагы эле бардык бөлүктөр кантип бири-бирине дал келерин аныктап жатабыз.''
