Odkrycie, które burzy wszystkie nasze wyobrażenia o życiu w ekstremalnych warunkach

Wyobraź sobie taką sytuację: gdzieś w Kalifornii, w geotermalnych źródłach, które dosłownie parzą skórę, żyje sobie ameba. Nie przeżywa tam jako tako. Nie hibernuje. Ona tam naprawdę się dobrze czuje.

Brzmi jak scenariusz filmu sci-fi? A jednak to prawda.

Naukowcy właśnie odkryli zupełnie nowy gatunek ameby w Parku Narodowym Wulkanów Lassen. Znaleźli ją w bulgoczących gorących źródłach i parujących strumieniach. I musisz przyznać, że nazwa jest świetna: Incendiamoeba cascadensis, czyli po naszemu „ameba ognista".

Dlaczego to w ogóle jest takie ważne?

Od dawna wiemy, że pewne bakterie i proste organizmy potrafią przetrwać w warunkach, które dla większości życia są po prostu śmiertelne. Mówimy tu o ekstremofilach – stworzeniach, które kochają gorąco bardziej niż cokolwiek innego. Myślę o wulkanicznych źródłach, głębinowych kominach hydrotermalnych. Miejsca, które wyglądają bardziej jak obce planety niż Ziemia.

Ale jest jeden haczyk. Wszystkie te championki gorąca to tak zwane prokarionty – komórki bez jądra, bez skomplikowanych struktur wewnętrznych. Są jak małe woreczki z materiałem genetycznym. Proste, prawda? I właśnie ta prostota sprawia, że radzą sobie w ekstremalnych temperaturach. Nie ma delikatnych organelli, które mogłyby się stopić. Nic skomplikowanego, co mogłoby się zepsuć.

Człowiek, rośliny, grzyby – my jesteśmy eukariontami. Mamy jądro komórkowe, mamy organelle. To elegancki system, ale też kruchy. Im więcej części, tym więcej może się popsuć.

Przez długi czas naukowcy zakładali, że eukarionty po prostu nie dają rady w takim gorącu jak prokarionty. Istniała nawet zgoda, że 60 stopni Celsjusza to sufit dla jakiejkolwiek złożonej komórki. Brzmiało to rozsądnie. Ta sama złożoność, która nas wyróżnia, miała nas czynić podatnymi na ekstremalne warunki.

Kobieta, która postanowiła sprawdzić

Wtedy pojawia się Beryl Rappaport z Uniwersytetu Syracuse i pyta: a co jeśli nikt po prostu nie szukał wystarczająco starannie? Co jeśli gdzieś tam, w najgorętszych zakątkach Ziemi, ukrywają się eukarionty?

Zaczęła więc szukać. Pojechała do Parku Narodowego Lassen – miejsca, które wygląda bajecznie, ale pod powierzchnią kryje się prawdziwe piekło. Z wierzchu sosny, dzikie kwiaty, motyle. Pod spodem komory magmowe, wrzące baseny i bulgoczące źródła. Natura postanowiła umieścić spa i wulkan w jednej dzielnicy.

Zespół Rappaport brodził w potokach z gorącymi źródłami, używając kleszczy grille'owych do opuszczania próbówek do wody tak gorącej, że każdy człowiek dostałby natychmiastowe pęcherze. Zebrali próbki z całego parku, włącznie z niebezpiecznym Boiling Springs Lake – jeziorem, które dosłownie wrze.

W laboratorium zaczęli izolować różne szczepy ameb i obserwować, co się dzieje, gdy podkręcają temperaturę.

Rekord pobity

I tutaj zaczyna się najciekawsze. Ameby nadal się dzieliły i rozmnażały aż do 63 stopni Celsjusza. Same w sobie te liczby mogą nie robić wrażenia, ale weź pod uwagę: poprzedni rekord to było 60 stopni. Różnica siedmiu stopni w biologii komórkowej to jak skok na księżyc.

Ale jest lepiej. Nawet gdy ameby przestawały się rozmnażać, nadal się poruszały i polowały na bakterie aż do 64 stopni. To już kompletnie burzy dotychczasowe wyobrażenia.

Naukowcy zsekwencjonowali genom ognistej ameby, żeby odkryć jej sekret. Okazało się, że Incendiamoeba wykształciła cały zestaw genów, które trzymają wszystko w kupie, gdy robi się gorąco.

Najciekawsze jest to, jak radzi sobie z białkami. Bo białka to podstawa wszystkiego w komórce, ale działają tylko wtedy, gdy są poskładane w określone trójwymiarowe kształty. Ciepło zwykle to rozrabia – białka się rozwijają i przestają działać. Ognista ameba jakoś to obejście.

Prokarionty lubiące ciepło używają tak zwanych mostków solnych – silnych wiązań elektrycznych między naładowanymi cząstkami. Incendiamoeba poszła inną drogą. Ładuje swoje białka dodatnimi ładunkami, trzymając ujemne z dala. Powstaje coś w rodzaju molekularnego uścisku, gdzie białko trzyma się w całości bez potrzeby mostków solnych. Kompletnie inna strategia. Ewolucja znalazła więcej niż jedno rozwiązanie tego samego problemu.

Nie jesteśmy sami?

Gdy badacze przyjrzeli się materiałowi genetycznemu ameby, znaleźli sekwencje uderzająco podobne do DNA znalezionego w innych gorących źródłach na świecie – w Yellowstone, w Nowej Zelandii. To może oznaczać, że Incendiamoeba nie jest sama. Mogą istnieć jej krewniacy ukryci w geotermalnych źródłach na całej planecie.

Co z tego wynika?

Po pierwsze, rozszerza to nasze pojęcie o tym, gdzie życie może istnieć na Ziemi. Jeśli złożone komórki dają radę w takich warunkach, co jeszcze może się czaić w nieodkrytych ekstremalnych środowiskach?

Po drugie – i tutaj robi się naprawdę fascynująco – jeśli eukarionty potrafią przetrwać w takim gorącu na Ziemi, czy mogą istnieć na innych planetach? Badania były finansowane przez NASA, więc naukowcy na pewno o tym myślą. Europa, Enceladus, Mars – są miejsca w Układzie Słonecznym z ekstremalnymi środowiskami termalnymi. Jeśli Incendiamoeba może nas czegoś nauczyć o adaptacji złożonego życia do gorąca, może to dać wskazówki, czego szukać gdzieśtam w kosmosie.

Zawsze jest coś więcej

Oczywiście, wiele pytań pozostaje bez odpowiedzi. Czy 64 stopnie to sufit dla eukariontów? A może gdzieś tam są ogniste ameby radzące sobie jeszcze lepiej?

Ta historia naprawdę mnie inspiruje. Mamy oto maleńkie, niepozorne stworzenie żyjące w jednym z najbardziej niegościnnych miejsc na Ziemi, które całkowicie zmienia nasze rozumienie tego, co możliwe. Przypomina mi, że natura jest nieskończenie kreatywna i zawsze znajduje nowe rozwiązania starych problemów.

Myślymy, że znamy zasady. A potem pojawia się coś takiego i pokazuje, że zawsze jest coś więcej do odkrycia.

Więc następnym razem, gdy będziesz spacerować po pięknej przyrodzie, zastanów się przez chwilę, że gdzieś pod twoimi stopami, w wrzących basenach i parujących strumieniach, mogą żyć stworzenia, dla których nasze ludzkie przetrwanie to prawdziwa amatorszczyzna.

Życie znajduje drogę. Czasem tą drogą jest zostanie ognistą amebą.