Ożywiono bakterie po 8 milionach lat hibernacji
Paweł Szablewski | 2007-08-31
Kilka tygodni temu pisałem o możliwość pozyskania kopalnego DNA z prób liczących góra milion lat. („Najstarsze kopalne DNA” z 27 lipca 2007r.) Okazało się, że szacunki te szybko się zdezaktualizowały. Tym razem pod lupę wzięto odwierty lodu w suchych dolinach Antarktydy. Wynikiem jest nie tylko znaczne przesunięcie najstarszego znanego DNA ale także ożywienie mikroorganizmów po 8 mln lat hibernacji.
Prace prowadzono na stanowym uniwersytecie New Jersey w USA, pod kierunkiem Kaya D. Bidle*a. Lód pozyskano z odwiertów 3-5 metrów pod powierzchnią lodowców w dolinach Beacon i Mullins Gór Transantarktycznych. Do badań wyodrębniono pięć prób liczących od 100 tys. do 8 mln lat. Wiek lodu ustalono na podstawie zawartości izotopów pierwiastków helu, neonu i argonu. Próby analizowano także pod względem wykluczeni możliwości zanieczyszczenia ich materiałem z wyższych warstw, np. z przeciekami wody.
Mikroorganizmy zamrożone w lodach Antarktydy znajdowano także wcześniej. Ich wiek jednak nie przekraczał 300 tys. lat. Okres lodowcowy na Antarktydzie trwa od 34 mln lat. Jednak większość tego lodu zdążyła spłynąć do oceanów. Badane próby były najstarszym poddanym takim analizom lodem. Wszystkie zawierały ziarniste zanieczyszczenia. Istniała nadzieją, że mogły w nich przetrwać organiczne pozostałości prastarych mikroorganizmów. Chciano także sprawdzić czy w ogóle jakiekolwiek mikroorganizmów mogą przetrwać po takim czasie.
Pobrane wymazy umieszczano na pożywkach bogatych w substancje odżywcze, m.in. z znakowaną glukozą. Mikroorganizmy zaczęły się rozmnażać i budować własne kolonie. Większość z nich należała do grupy Arthrobacter. Im młodsze próba tym więcej zwierała mikroorganizmów. Nie są one jednak całkiem sprawne. Dokładna analiza wykazała, iż zawierają liczne uszkodzenia DNA i to tym większe im dłużej przeleżały w lodzie. Całe DNA było poprzerywane i liczba fragmentacji podwajała się średnio co 1.1 mln lat. Ten równomierny przyrost fragmentacji oznaczał wpływ stałego czynnika. Dlatego zwrócono uwagę na promieniowanie kosmiczne, które jest jedynym niezmiennym czynnikiem przez tak długi okres. Potrafi także przenikać przez grube warstwy lodu. Promieniowanie to cechuje się wysokimi energiami i silnie wpływa na destrukcję złożonych form organicznych. W próbach sprzed 100 tys. lat średnia długość badanych odcinków DNA wynosiła średnio 18500 par zasad, a w najstarszych 210 par zasad. U współczesnych bakterii jest to około 3 mln par zasad. Mikroorganizmy posiadają olbrzymie możliwości samonaprawy tego typu uszkodzeń. Prowadzą one jednak do znacznego zwolnienia tempa reprodukcji. O ile współcześnie żyjące bakterie podwajają swą liczebność w koloni średnio co 20 minut, to te z najmłodszych odcinków lodu robiły to co kilka dni, a najstarsze co 70 dni.
W ramach badań rozważano także możliwości przeniesienia mikroorganizmów na Ziemię z innych ciał niebieskich, np. przez komety, meteory. Jest to tak zwana teoria panspermii. Zakłada ona możliwość dotarcia pierwszych organizmów żywych na ziemię z kosmosu i tym samym wyzwolenie na naszej planecie procesów ewolucji. Lody Antarktydy szczególnie dobrze nadają się do takich badań, ponieważ oprócz znacznego wieku leżąc w strefie biegunów i są narażone na dużo większe dawki promieniowania kosmicznego. Pole magnetyczne ziemi jest tam dużo słabsze pozwalając swobodniej dochodzić promieniowaniu do powierzchni Ziemi. Kilka milionów lat to za mało aby jakakolwiek kometa doleciała do nas nawet od najbliższej gwiazdy, a w dłuższym okresie całe DNA uległoby zniszczeniu. Za to wystarczający aby dotarła z peryferiów układu słonecznego np. Obłoku Aorta. Nie rozważano natomiast ochrony DNA przed promieniowaniem kosmicznym przez inne materiały niż lód. Mogą one być mniej przenikliwe dla promieniowania, a również są elementem budowy komet czy meteorów. Znalezienie mikroorganizmów w lodach Antarktydy nasuwa nadzieje, iż podobne ślady mogły się zachować w zmarzlinach Marsa.
Z drugiej strony ciekawe jaki będzie następny rekord badań najstarszego DNA. Pozostają jeszcze wieczne zmarzliny pod lodami Antarktydy, Grenlandii czy Syberii, ich wiek jest szacowany na ponad 30 mln lat.
Źródła:
- Bidle D.K. I in., Fossil genes and microbes in the oldest ice on Earth, Proceedings of the National Academy of Sciences, 2007.08.14, vol. 104, nr 33: 13455-13460,
- www.nature.com - 2007.08.07, Genetic popsicle,
- www.eurekalert.org - 2007.08.06, Locked in glaciers, ancient ice may return to life as glaciers melt
Komentarze
jonathan | 2007-09-03 00:00:00
Niezłe odkrycie z tymi mikroorganizmami,
Ciekawy wpis
pawel | 2007-09-16 00:00:00
Kto wie co znaleźli tam naprawdę... Może były to organizmy jak z książki "W górach szaleństwa" Lovecrafta...
ring | 2007-10-05 00:00:00
Bardzo ciekawy eksperyment, ale troche przerazajacy. Mam nadzieje, ze sa w stanie w 100% kontrolowac rozwoj bakterii. Moga odmrozic cos, czego nie beda w stanie kontrolowac...