Hvis det, som et resultat av en global katastrofe, ikke er oksygen igjen i jordens atmosfære, vil en av få overlevende organismer være Escherichia coli. Det viktigste trumfkortet er muligheten til å puste alt og hvor som helst: på overflaten, i jorden, i menneskets mage, og ikke nødvendigvis med oksygen. Sammen med E. coli vil flere hundre arter av eldgamle skapninger forbli på planeten, i stand til å puste inn svovel, jern, uran og til og med arsen.
Forgiftet luft
I 2010 oppdaget Felisa Wolf-Simon, en forsker ved NASAs avdeling for astrobiologi, mens han studerte den salte California Mono Lake, uvanlige bakterier. De bodde i vann, hvor konsentrasjonen av alkalier oversteg 80 ganger den tilsvarende indikatoren i havet. Mikrober brukte arsen for åndedrett, en gift for de fleste levende organismer.
På laboratoriet ble funnet, kalt "stammen GFAJ-1", plassert i en næringsoppløsning med et normalt innhold av sukker og vitaminer, men fullstendig blottet for fosfater - forbindelser der fosfor kommer fra miljøet. I stedet ble mikroorganismer plantet med arsenater (arsenforbindelser).
Det viste seg at i et fosforfritt miljø puster bakterier ikke bare arsen, men vet også hvordan de skal innarbeides i DNA og RNA-molekyler i stedet for fosfor. Når det gjelder kjemiske egenskaper, er disse elementene like - enzymer i cellen skiller kanskje ikke fosfat fra arsenat, og dette skjer ganske ofte. Det er sant at en slik substitusjon vanligvis ender med død og forsteinelse av bakterier, men ikke når det gjelder GFAJ-1-stammen.
Anaerobe mikroorganismer (de som ikke trenger oksygen i løpet av livet eller er dødelige. - Ca. red.) Klarer å redusere arsen ved å bruke den i åndedrett som elektronakseptor. Anaerober er også i stand til å puste inn sulfater, jern, mangan, uran, selen, nitrater. Vi snakker bare om mikrober som ikke har en formalisert kjerne - prokaryoter, inkludert bakterier og archaea. Det er sopp som vokser anaerobt, men dette er sjelden, og blant eukaryoter (organismer med en dannet kjerne) er dette unntaket snarere enn regelen, sier Olga Karnachuk, leder for Institutt for plantefysiologi og bioteknologi ved Biologisk institutt ved Tomsk State University, til RIA Novosti.
Til venstre - Felisa Wolf-Simon, som oppdaget mikroorganismer som bruker fosfor som byggemateriale for celler. Til høyre - bakterier sil GFAJ-1 i en næringsløsning som inneholder vitaminer, sukker og arsenater.
Salgsfremmende video:
Gamle og iherdige
For mer enn tre milliarder år siden ble de første levende organismer på jorden matet av hydrogen og svovelmolekyler.
“Det eldste av anaerobe pust er svovelholdig pust. Svovel, som molekylært hydrogen, kom fra vulkaner. Denne typen metabolisme ble brukt når hele livet bare besto av bakterier og archaea, sier Olga Karnachuk.
Med utseendet på cyanobakterier, hvis metabolske produkt var oksygen, begynte sammensetningen av jordens atmosfære gradvis å endre seg. For rundt 850-600 millioner år siden var det allerede mye O2 i lufta. For gamle mikroorganismer betydde dette en katastrofe - oksygen er like giftig for dem som klorgass er for mennesker. Derfor døde noen ut, andre (de såkalte obligate anaerobene) flyktet til anoksiske steder - for eksempel under jorden. Det var også de som klarte å tilpasse seg og lærte seg å nøytralisere giftig gass.
Over tid "forstått" noen mikroorganismer: oksygen er en sterk elektronakseptor, og ved å oksidere organiske molekyler med det, kan du få mye energi som er nødvendig for livet. Dette betyr at størrelsen på cellen øker, derfor blir mer DNA plassert i den, og strukturen blir mer kompleks - det er slik det er en sjanse for å bli flercellet.
Dyr som ikke kan puste
“Planter, dyr, mennesker - alle puster oksygen. Dette er den mest effektive måten å skaffe energi. Derfor, når aerob respirasjon dukket opp, åpnet utsiktene for at levende organismer kunne danne høyere former, inkludert mennesker. Anaerobe mikrober er også i stand til å utvikle seg, men i en annen retning. Mange av dem tok veien for å kombinere de to pustetypene. F.eks puster E. coli (Escherichia coli) oksygen, og når den kommer inn i menneskekroppen (i et anaerobt miljø) - nitrater. Hvis forholdene er helt dårlige, er bakterien ikke i stand til å puste i det hele tatt, den vandrer - dette er en helt annen type metabolisme. Det er praktisk talt ingen slike opportunister blant de høyere formene, bemerker eksperten.
Imidlertid er det ett unntak - den nakne føflekkerotter. Dette pattedyret, som lever i underjordiske huller, koster i timevis et veldig lavt nivå av oksygen, og helt uten luft vil vare så lenge som 18 minutter (til sammenligning: menneskelig hjernedød skjer i gjennomsnitt etter fem minutter i et oksygenfritt miljø).
Når det er lite O2 i luften, bytter den nakne føflekkerotter til anaerob nedbrytning av fruktose - på grunn av det faktum at GLUT5-kanaler, som er ansvarlige for frigjøring av fruktose i blodet, blir syntetisert i forskjellige vev. Hos andre pattedyr produseres de bare i tarmen.
Naken føflekkerott - det eneste pattedyret som er i stand til anaerob nedbrytning av fruktose.
For å hjelpe en person
"Det er mange organismer på jorden som kan klare seg uten oksygen, fordi det lett skapes anaerobe forhold - for eksempel i en blomsterpotte, komposthaug eller kystsediment, selv i vår egen kropp," fortsetter forskeren.
Mens noen anaerober forårsaker alvorlig infeksjon når de blir skutt eller knivstukket, er de fleste til fordel for mennesker. For eksempel lærte forskere fra University of California i San Diego bakteriene Salmonella enterica å ødelegge kreftsvulster: noen salmonella syntetiserte et giftstoff som lager hull i membranene til kreftceller, det andre et spesielt protein som aktiverer immunforsvaret, og fortsatt andre produserte et molekyl som utløser et selvdestruasjonsprogram i kreftceller.
Metanogen archaea brukes i produksjonen av biogass fra vanlig husholdningsavfall, og sulfatreduserende grupper er i stand til å rense avløpsvannet fra forurensning.
“I dag blir mange miner stengt på grunn av den høye konsentrasjonen av sulfat. Når kull blir utvunnet, genereres en stor mengde avløpsvann, som etter rensing strømmer inn i elvene. Hvis sulfater ikke kastes, kan fisk og annen vannlevende biota drepes om vinteren. Vi renser gruvevann fra disse skadelige forbindelsene ved å bruke mikroorganismer dyrket i vårt laboratorium. Vi skaper forhold i gruver, slik at sulfat-respirasjon er mulig der og alt sulfat fjernes ved hjelp av bakterier. Denne teknologien brukes allerede i praksis i Storbritannia, USA, Tyskland. Vi lager nå bare bioteknologi som kan fungere under klimatiske forhold i Russland med lave gjennomsnittlige årlige temperaturer, avslutter eksperten.
Alfiya Enikeeva
