Wskrzeszenie bakterii

Wskrzeszenie bakterii

Naukowcy przywracają do życia mikroorganizmy sprzed milionów lat

Bakterie zamknięte w kryształach soli, grzyby, które przed tysiącami lat opadły na dno oceanu, tajemniczy mieszkańcy odciętego od świata podlodowego jeziora. Naukowcy nie szczędzą sił, aby przywrócić do życia mikroorganizmy z dawnych epok.
W październiku indyjscy mikrobiolodzy z Narodowego Instytutu Oceanografii w Goa poinformowali o spektakularnym sukcesie. Udało im się ożywić zarodniki grzybów, wydobyte z osadów dennych Rowu Changos. To jedna z największych głębin Oceanu Indyjskiego – 5904 m. Dr Chandralata Raghukumar i jego koledzy pobrali pięciocentymetrowe próbki dna. Zostały one umieszczone w hermetycznych torebkach foliowych, tak aby nie doszło do zanieczyszczenia współczesnymi mikroorganizmami. Analizie poddano tylko „jądra” ze środka próbek. Tu niebezpieczeństwo skażenia było najmniejsze. W osadach dna oceanicznego, pobranych z głębokości 160 cm, a także 280-370 cm, znaleziono znaczne ilości zarodników grzyba Aspergillus sydowii. Umieszczone na pożywce słodowej niektóre z tych sporów „zmartwychwstały”.
Najstarsze ożywione zarodniki

pochodziły sprzed 430 tysięcy lat.

Naukowcy z Goa przypuszczają, że spory zostały przyniesione z lądu przez wiatr, opadły na dno oceanu i spoczęły pogrzebane pod nowymi osadami. Ale iskierka życia nie zgasła nawet po wielu tysiącleciach.
Naukowcy od lat 60. usiłują ożywiać mikroorganizmy, bakterie i grzyby, których przetrwalniki czy też zarodniki powstały we wcześniejszych epokach dziejów Ziemi. Zazwyczaj jednak informacje o „reanimacji” mikrobów znalezionych w węglu, kryształach soli czy liczącej 2,4 tys. lat świątyni egipskiej okazywały się nieprawdziwe. „Starożytne” bakterie tak naprawdę były współczesne. Mikroorganizmy są przecież wszędzie – w wodzie, w powietrzu, na ubraniach, na dnie oceanów. Próby sterylizacji sprzętu badawczego nie zawsze się udają, często więc dochodzi do kontaminacji, czyli skażenia.
W 2000 r. biolog Russel Vreeland wraz z kolegami z West Chester University w Pensylwanii ogłosili sensacyjną wiadomość. Udało im się „reanimować” bakterię pochodzącą sprzed 250 mln lat, a więc z czasów gdy era dinozaurów dopiero się zaczynała. Przetrwalniki tej bakterii, nazwanej Bacillus 2-9-3 czy też B. Permians, zostały znalezione w kryształach soli w pozbawionej dostępu powietrza kawernie znajdującej się na głębokości 609 m w Nowym Meksyku. B. Permians okazał się nieco podobny do współczesnych bakterii żyjących w wyjątkowo silnie zasolonym Morzu Martwym. Biolodzy zaczęli się zastanawiać – jeśli przetrwalnik (czyli podstawowe struktury komórkowe i geny otoczone grubą powłoką) może „spać” ćwierć miliarda lat i nakarmiony pożywką powraca do życia, czyż nie oznacza to, że bakterie są nieśmiertelne? Po „odkryciu” Vreelanda małe

odrodzenie przeżyła teoria panspermii:

przetrwalniki bakterii wędrują przez niemal nieskończenie długi czas w obłokach pyłu kosmicznego, we wnętrzu asteroidów, w jądrach kometarnych. Jeśli w końcu natrafią na planetę z warunkami sprzyjającymi życiu (atmosfera, woda w stanie ciekłym), dochodzi do aktu „kosmicznego zapłodnienia”. W ten sposób życie mogło trafić także na Ziemię. Dr Vreeland zapowiedział poddanie badaniom asteroid, a zwłaszcza meteorytu, który w 1998 r. spadł w Monahans, w Teksasie. Zawierał on kryształy soli, w których zamknięte były cząsteczki wody. W nich być może schroniły się przetrwalniki, swoiste nasiona życia z innych światów.
Ale euforia szybko opadła. Elektryzujące odkrycie podano w wątpliwość. Izraelscy mikrobiolodzy Dan Graur i Tak Pupko z Tel Awiwu nie są lubiani przez kolegów po fachu jako bezlitośni sceptycy. Wykazali oni, że rewelacje o odkryciu „starożytnego” DNA w kości dinozaura czy w magnolii z okresu mioceńskiego są nieprawdziwe. Ten „pradawny materiał genetyczny” pochodził bowiem tak naprawdę ze współczesnych mikrobów. Zdaniem izraelskich badaczy, kod genetyczny B. Permians zaledwie w dwóch miejscach różni się od genomu obecnie żyjącej bakterii S. Marismortui. W ciągu 250 mln nastąpiłoby o wiele wyraźniejsze zróżnicowanie genetyczne. Zdaniem izraelskich sceptyków, Vreeland ożywił współczesny szczep, i to występujący dość powszechnie, DNA zaś nawet w przetrwalnikach nie może istnieć tak długo.
Obecnie panuje opinia, że najstarsza „reanimowana” bakteria pochodzi sprzed 20-40 mln lat. W 1995 r. biolog Raul Cano z Instytutu Politechnicznego w kalifornijskim San Luis Obispo odnalazł ją w przewodzie pokarmowym pszczoły zamkniętej w bursztynie. I tu też nie brakuje niewiernych Tomaszów, uważających, że Cano nie zdołał wysterylizować swego sprzętu.
Prawdziwym eldorado dla poszukiwaczy „antycznych” bakterii i grzybów stały się lody i śniegi Antarktydy, a zwłaszcza jeziora podlodowe. Jest ich na południowym kontynencie około 145. Odkryte w 2002 r. pięciokilometrowej długości jezioro Vida znajduje się „tylko” 19 m pod lodowym pancerzem w regionie McMurdo Dry. Woda ma tu temperaturę minus 10 st., jednak nie zamarza, ponieważ jest siedem razy bardziej słona od morskiej. Naukowcy prowadzący wiercenia nie dotarli do samego jeziora, aby go nie „zakazić”, pobrali jednak próbki lodu znad powierzchni akwenu. W lodzie znajdowały się osady, a w nich mikroorganizmy – bakterie i glony sprzed 2,8 tys. lat. Kiedy lód stopniał, umieszczone na pożywce „rozmrożone”

bakterie zaczęły rosnąć i rozmnażać się.

Uczestniczący w wierceniach John Priscu z Uniwersytetu Stanu Montana nie krył entuzjazmu: „Pokrywa lodowa tych jezior jest prawdziwą oazą życia w warunkach uważanych uprzednio za absolutnie nieprzyjazne. Niskie temperatury doskonale konserwują DNA, mamy zatem do czynienia z perfekcyjnym muzeum lodowym do badań dawnego materiału genetycznego”. Największym i najbardziej fascynującym z antarktycznych jezior jest Wostok znajdujący się we wschodniej części kontynentu, ok. 1250 km od bieguna południowego, w regionie, w którym panuje najsroższy klimat na całej planecie. W lipcu 1983 r. padł tu absolutny rekord mrozu – minus 89,2 st.
Jezioro Wostok jest owiane legendami, chociaż jego wód nie dotknął ani nie widział żaden człowiek. To jeden z największych zbiorników wodnych na Ziemi. Ma długość około 250 km, powierzchnię 14 tys. km kw. i zawiera 5,4 tys. km sześc. wody. Maksymalna głębokość sięga 1,2 tys. m, a temperatura wody wynosi minus 2,65 st. Wostok składa się właściwie z dwóch basenów rozdzielonych górskim grzbietem. Wymiana wody między nimi jest minimalna. Jeśli w akwenie przetrwało życie, to być może istnieją tam dwa różne ekosystemy. Jakieś 30, a może tylko 15 mln lat temu jezioro zaczęło pokrywać się lodem. Co najmniej milion lat do akwenu tego nie dociera światło słoneczne ani powietrze z atmosfery. Obecnie Wostok skuwa lodowy pancerz o grubości od 3750 do 4350 m. Ciśnienie wywierane przez te masy lodu jest tak potworne, że wgniotło jezioro 600 m poniżej poziomu morza. Zapewne woda Wostoku znajduje się pod ciśnieniem 350 atmosfer.
Kiedy jezioro zostało skute lodem, rośliny nie mogły przetrwać w ciemnościach, ryby, skorupiaki i inne zwierzęta umarły z głodu lub udusiły się. Prawdopodobnie osady denne jeziora są wspaniale zachowanym cmentarzyskiem fauny i flory sprzed milionów lat. Być może jednak niektóre mikroorganizmy potrafiły przystosować się i bytują w zimnym piekle mroku, wielkiego ciśnienia i wyjątkowego ubóstwa składników pokarmowych. Byłby to zagadkowy zaginiony świat. Jezioro Wostok nie jest całkowicie odizolowane. Mikroorganizmy, które opadły na powierzchnię lodu, wraz z nim bardzo powoli schodzą w dół. Taka wędrówka do tafli jeziora trwa 400 tys. lat. Powierzchniowe wody akwenu zamarzają i jako sprasowany lód wędrują w górę. W nich tkwią być może zagadkowi mieszkańcy Wostoku.
Jezioro znajduje się w pobliżu rosyjskiej stacji badawczej Wostok. Rosyjscy naukowcy odgrywali zatem najważniejszą rolę w międzynarodowym zespole prowadzącym wiercenia. W 1998 r.

odwiert sięgnął 3623 metrów.

Wiertło zatrzymało się zaledwie 130 m od powierzchni akwenu. Rosjanie zabezpieczali otwór przed zamarznięciem freonem i kerozyną. Istniały obawy, że substancje te doprowadzą do skażenia jeziora. Pod międzynarodowym naciskiem rosyjska ekipa, kierowana przez Walerija Łukina z Instytutu Badań Antarktycznych i Arktycznych w Petersburgu, musiała przerwać wiercenia. Doszło do ostrego konfliktu. Zachodnie periodyki naukowe odmawiały publikowania prac rosyjskich polarników. Być może, spór toczono nie tylko z troski o czystość podlodowego akwenu. Istnieją przypuszczenia, że jeśli w Wostoku przetrwały jakieś mikroorganizmy, muszą mieć one zadziwiające właściwości, które być może zostaną wykorzystane do stworzenia nowej generacji kosmetyków czy leków. Zwolennicy teorii spiskowych uważają nawet, że hipotetyczne bakterie z jeziora Wostok, z pewnością niezwykle odporne, stanowią doskonały surowiec do wyprodukowania nowej broni. W próbkach lodu pobranych z końca odwiertu znaleziono liczne mikroorganizmy, jakoby z gatunków nieznanych nauce. Podobno w mililitrze lodu było do 300 komórek bakteryjnych, możliwe, że pochodzących z wód jeziora.
W końcu lipca 2004 r. podczas międzynarodowej konferencji w Bremie z zaskakującą tezą wystąpił renomowany rosyjski mikrobiolog, Siergiej Bułat. Jego zdaniem, rzekome podlodowe bakterie zostały przywleczone przez wiertło. Na 83 znalezione nad Wostokiem gatunki aż 80 występuje w informacyjnym banku bakteryjnych kontaminacji. Wostok jest zaś sterylny, nie ma w nim życia. Do akwenu tego wciąż dostaje się tlen z pęcherzy w lodzie. Gaz nie ma jednak którędy uchodzić, a więc koncentracja tlenu w podlodowym jeziorze jest 50 razy większa niż w akwenie „normalnym”. W takim stężeniu tlen niszczy wszelkie życie. Jezioro Wostok jest absolutnie jałowe, można więc kontynuować wiercenia bez obaw przed kontaminacją – wywodził Bułat. Zachodni naukowcy nie zaakceptowali tych tez i uważają, że najpierw, z maksymalną ostrożnością, należy zbadać mniejsze jeziora. Rosjanie jednak zamierzają dotrzeć do wód Wostoku zapewne latem (na półkuli południowej) 2006-2007 r. Walerij Łukin mówi, że wyprawa w głąb lodu i czasu jest jak dotknięcie innej planety. To swoisty wyścig po wiedzę, jak w czasie pierwszych lotów kosmicznych. „Wtedy też ryzykowaliśmy i wygraliśmy. Czekają nas wielkie odkrycia. Nie zaprzestaniemy wiercenia”, zapowiada rosyjski naukowiec.


Bakterie śpią na Marsie?

Antarktycznymi jeziorami bardzo zainteresowani są specjaliści z amerykańskiej agencji kosmicznej NASA. Jeśli bakterie zdołały przetrwać w lodzie Ziemi, być może podobne mikroorganizmy tkwią uśpione w wiecznej zmarzlinie Marsa. Czerwona Planeta była niegdyś bogata w wodę. Kiedy klimat się zmieniał i woda zamarzała, życie wycofywało się do nisz, zapewne przypominających jeziora Antarktydy. Jeżeli mikroby żyją w jeziorze Vida, co jest bardzo prawdopodobne, być może podobne mikroorganizmy tkwią pod 150-kilometrową warstwą lodowej kry na zagadkowym księżycu Jowisza – Europie.

Wydanie: 47/2004

Kategorie: Nauka

Napisz komentarz

Odpowiedz na treść artykułu lub innych komentarzy