Jaskinie lawowe na Hawajach roją się od bakterii „ciemnej materii”

Nowe badania z tego tygodnia wykazały, że środowiska wulkaniczne na Hawajach zawierają bogatą kolekcję tajemniczych drobnoustrojów. Naukowcy twierdzą, że jaskinie lawowe na wyspach i inne struktury powstałe w wyniku aktywności wulkanicznej mają unikalne, zróżnicowane i wciąż nietypowe społeczności żyjących w nich bakterii. Odkrycia sugerują, że wciąż jest wiele do nauczenia się o życiu w najbardziej ekstremalnych warunkach na Ziemi.

Naukowcy z kilku uniwersytetów i NASA współpracowali przy badaniu, które było opublikowany Czwartek w Frontiers in Microbiology. Przebadali próbki zebrane z 70 stanowisk wzdłuż Wielkiej Wyspy Hawajów, największej wyspy archipelagu hawajskiego. Miejsca te obejmowały jaskinie, tuby i fumaroleSą to otwory lub otwory, przez które może wydostawać się woda i gazy wulkaniczne. Przeanalizowali i zsekwencjonowali RNA obecne w próbkach, co umożliwiło stworzenie przybliżonej mapy żyjących tam społeczności bakteryjnych.

Formacja stalaktytów w systemie jaskiń hawajskich w tym badaniu z minerałami miedzi i białymi koloniami bakterii. (Zdjęcie: Kenneth Ingham)

Niektóre z tych obszarów, zwłaszcza te o stałej aktywności geotermalnej, są najbardziej ekstremalnymi miejscami na świecie, ponieważ są bardzo gorące i wypełnione chemikaliami, które są toksyczne dla większości żywych organizmów. Tak więc zespół badawczy spodziewał się znaleźć stosunkowo niewielką różnorodność życia w miejscach, które doświadczały tych trudnych warunków. Naukowcy odkryli, że starożytne jaskinie i tuby, które powstały ponad 500 lat temu, charakteryzują się większą różnorodnością bakterii. Ale ku ich zaskoczeniu nawet aktywne otwory geotermalne były wypełnione różnymi bakteriami. W porównaniu z innymi miejscami zbiorowiska bakteryjne w tych surowszych środowiskach wydawały się bardziej złożone pod względem wzajemnego oddziaływania.

„To prowadzi nas do pytania, czy ekstremalne środowiska pomagają tworzyć bardziej interaktywne społeczności drobnoustrojów, w których mikroorganizmy są bardziej od siebie zależne?” Autorka badania Rebecca Prescott, badaczka z NASA Johnson Space Center i University of Hawaii, powiedziała w oświadczenie. „A jeśli tak, to co z trudnymi środowiskami, które pomagają to stworzyć?

Grube maty mikrobiologiczne wiszą pod skalną półką w otworach wentylacyjnych, które rozciągają się wzdłuż wschodniej strefy szczeliny. (Zdjęcie: Jimmy Saw)

Bakterie w tych miejscach rzadko się nakładają, co oznacza, że ​​środowiska te wydają się być gospodarzami własnych, unikalnych światów drobnoustrojów, z co najmniej tysiącami nieznanych gatunków do zidentyfikowania. Szczególnie jedna grupa bakterii, znana jako Chloroflexi, może być szczególnie imponująca, chociaż są one powszechnie spotykane w różnych regionach wulkanicznych i wydają się wchodzić w interakcje z wieloma innymi organizmami. Mogą być przykładem „gatunku centralnego” – drobnoustrojów żywotnych dla struktury i funkcji ich społeczności.

„Badanie to wskazuje na możliwość, że pradawne szczepy bakterii, takie jak gromada Chloroflexi, mogą mieć „ważne funkcje lub role ekologiczne”” – powiedział Prescott. „Chloroflexi to bardzo zróżnicowana grupa bakterii, pełniąca wiele różnych ról w wielu środowisk są różne, ale nie są dobrze zbadane, więc nie wiemy, co robią w tych społeczeństwach. Niektórzy naukowcy nazywają te grupy „drobnoustrojową ciemną materią” – mikroorganizmami, które są niewidoczne lub niezbadane w przyrodzie.

Tego typu badania genetycznego pobierania próbek mogą dostarczyć szerokiego obrazu świata bakterii obecnego w określonej lokalizacji, ale nie mogą dostarczyć bardziej szczegółowych informacji o poszczególnych gatunkach lub roli, jaką odgrywają w swoich mikrobiomach. Dlatego naukowcy twierdzą, że potrzebne są dalsze badania, aby rozszyfrować te populacje wulkaniczne. Z biegiem czasu to, czego się dowiadujemy, może być bardzo istotne dla naszego zrozumienia, jak zaczęło się życie na Ziemi, a nawet na Marsie, ponieważ środowiska te mogą być najbliższym istniejącym odpowiednikiem tego, jak planety wyglądały dawno temu.