Se matoinen, joka muutti kaiken

Tunnustan suoraan: ensimmäinen kerta kun kuulin tästä tutkimuksesta, mieleni meni täysin sekaisin.

Kuvittele olevasi pieni merimato. Suuta ei ole. Suolistoa ei ole. Ei mitään. Ainoastaan sinä, kelluvana meressä, ympärilläsi symbionttisia bakteereita, jotka elävät ihokasi alla. Koko olemassaolosi riippuu siitä, että saat pilkottua nämä pienet bakteerihuonekalut ravinnoksi.

Mutta here's asia: nämä bakteerit ovat fiksuja. Ne ovat varastoineet hiiltä itsensä sisälle, pakkaamalla sitä pieniin biologisiin rakeisiin — aivan kuin orava kätkisi tammenterhoja talvea varten.

Vuosien ajan tutkijat olettivat, että kun bakteerit kerran lukitsivat hiilivarastonsa, se oli siinä. Hiili oli käytännössä loukussa, muiden kuin sellaisten mikro-organismien ulottumattomissa, joilla sattui olemaan oikeat entsyymit sen pilkkomiseen.

Osoittautuuko? Olimme niin väärässä.

Madon rooli

Tämän tarinan päätähti on Olavius algarvensis, merimato, joka on niin erikoinen ettei sillä ole lainkaan ruoansulatusjärjestelmää. Se on täysin riippuvainen symbionttisista bakteereista, jotka elävät sen ihon alla — bakteereista, jotka tallettavat valtavia määriä hiiltä muodossa nimeltä polyhydroksialkanoaatit, eli PHA.

Saksalaisen Max Planck -instituutin tutkijat olivat uteliaita: voisiko tämä suolettomuus hyödyntää näitä lukittuja hiilivarastoja?

Vastaus, kuten kävi ilmi, on kyllä.

Tutkijaryhmä havaitsi, että mato tuottaa omaa entsyymiään nimenomaan mikrobien PHA-yhdisteiden pilkkomiseen. Ja tässä kohtaa alkaa todella tapahtua: se tuotetaan *siellä missä** mato sulattaa bakteeripartnereitaan. Täydellinen työkalu täydelliseen tehtävään. Luonto on aina paljon nerokkaampi kuin uskallamme kuvitella.

Mutta tässä vaiheessa asiat alkavat todella riehaantua.

66 lajia ja laskenta jatkuu

Tutkijat eivät tyytyneet yhteen matoon. He kaivelivat eläinten genomeja — etsien laajasti elämänpuusta — ja löysivät sukulaisentsyymejä yli 66 eri lajilta, jotka ulottuvat yhdeksään pääjaksoon. Yhdeksään! Siellä on kaikkea sienieläimistä meritähtiin, kastemadoista hyppyhäntäisiin.

Kun he testasivat näitä entsyymejä laboratoriossa, ne toimivat. Lajien entsyymit, jotka erosivat toisistaan satoja miljoonia vuosia sitten, pystyivät kaikki pilkkomaan mikrobien PHA-yhdisteitä.

"Lähdimme liikkeelle odottaen ehkä yhden tai kahden lajin omaavan tämän kyvyn," eräs tutkija totesi. "Sen sijaan löysimme sen kaikkialta."

Tämä, ystävät, on sitä mitä tiedemiehet kutsuvat "paradigman muutokseksi". Sellainen löytö, joka saa sinut haluamaan soittaa ekologian professorillesi ja sanoa: "muistatko kun luulimme että vain bakteerit pystyvät tähän? No, siitäkin puhe..."

Mitä PHA:t oikein ovat?

Hyvä kysymys. Polyhydroksialkanoaatit ovat käytännössä luonnollisia muoveja, joita mikro-organismit tuottavat. Kun bakteereilla on enemmän hiiltä kuin ne tarvitsevat, ne eivät vain kellu ylimääräisen kanssa — ne varastoivat sitä, polymeroimalla sen rakeisiksi yhdisteiksi solujensa sisälle.

PHA:t ovat oikeastaan aika hämmästyttäviä kun pysähtyy ajattelemaan. Ne ovat täysin biohajoavia. Niistä voi muovata eri muotoisia. Ne kestävät vettä. Niitä käytetään jo kaikessa ruokapakkauksista lääketieteellisiin implantteihin ja maatalousrakeisiin, jotka vapauttavat lannoitetta hitaasti hajotessaan.

Toisin sanoen, ne ovat kaikkea sitä mitä toivomme tavalliselta muovilta.

Ongelma? Niiden tuottaminen teollisessa mittakaavassa on yhä kallista, ja ne edustavat vain pientä siivua nykyisestä biomuovimarkkinasta. Mutta kysynnän kasvaessa PHAt saavat yhä enemmän huomiota.

Miksi tämä muuttaa kaiken (jossain määrin)

Tässä kohtaa alan todella innostua.

Olemme tienneet jo jonkin aikaa, että PHA:ta esiintyy maaperässä, sedimenteissä ja vesistöissä ympäri maapalloa. Tutkijat, jotka ovat tutkineet näitä materiaaleja, ovat keskittyneet lähes yksinomaan siihen, miten mikro-organismit hajottavat niitä. Se oli järkevää — eihän ne muut voineet purkaa sitä mitä tuottavat?

Jälleen väärässä.

Tämä tutkimus viittaa siihen, että eläimet lähes jokaisella eläinkunnan päähaaralla ovat koko ajan hiljaa sulattaneet näitä luonnollisia biomuoveja. Ne eivät vain passiivisesti elä PHA:n täyttämissä ympäristöissä — ne osallistuvat aktiivisesti näiden materiaalien hajottamiseen.

Enemmän kuin that: tämä tarkoittaa, että eläimet pääsevät käsiksi hiilivarantoihin, jotka tutkijat aiemmin ajattelivat olevan heiltä täysin kiellettyjä. Mikrobien hiilikierto on juuri tullut paljon monimutkaisemmaksi ja paljon kiinnostavammaksi.

Mitä tämä tarkoittaa meistä?

Rehellisesti? En ole vielä täysin varma, ja juuri se tekee minusta jännittävää.

Teollisuuden kannalta tämä löytö saattaa avata uusia tapoja ajatella PHA-pohjaisten materiaalien tuotantoa ja biohajoavuutta. Jos ymmärrämme luonnolliset polut, joita eläimet käyttävät näiden yhdisteiden hajottamiseen, ehkä voimme suunnitella parempia järjestelmiä — tai ehkä voimme vain arvostaa enemmän sitä, miten luonto hoitaa nämä asiat itse.

Tieteen kannalta meidän täytyy kirjoittaa oppikirjoja kokonaan uusiksi. Hiilikierto on perustavanlaatuista elämälle Maan päällä, ja jos eläimet играют paljon suurempaa roolia mikrobien hiilivarastojen käsittelyssä kuin tajusimme, se muuttaa mallejamme siitä miten ekosysteemit toimivat.

Ja henkilökohtaisesti? Rakastan vain sitä, että on yhä niin paljon mitä emme tiedä. Voimme laittaa robotteja Marsiin ja sekvensoida koko ihmisen genomin, mutta alamme silti löytää uusia asioita — kuten että kastemadot pystyvät sulattamaan asioita joiden luulimme olevan käytännössä tuhoutumattomia.

Se saa minut miettimään, mitä muuta on siellä ulkona, odottamassa että joku katsoo vähän tarkemmin.