Poznajemy żyjące głęboko pod wodą archeony
Archeony to organizmy prokariotyczne występujące w ekosystemach na całym świecie, pośredniczące w ważnych procesach kontrolujących gazy cieplarniane i substancje odżywcze. Posiadają one także wyjątkową zdolność do przeżycia w warunkach ekstremalnego niedoboru energii. Dotychczas nie udało się wyhodować w laboratorium przedstawicieli archeonów żyjących w głębokich osadach oceanicznych. Projekt DARCLIFE (Deep subsurface archaea: Carbon cycle, life strategies, and role in sedimentary ecosystems) powstał w celu zbadania tych słabo poznanych mikroorganizmów bentonicznych. Naukowcy chcieli poznać ich rolę w ekosystemach osadowych i obiegu węgla, a także zbadać stosowane przez archeony strategie radzenia sobie z ekstremalnym ograniczeniem dostępnej energii. Podstawowym elementem tych badań były informacje zawarte we właściwościach strukturalnych i izotropowych lipidów błonowych pochodzących od bentonicznych archeonów. Lipidy te kodują informacje dotyczące zarówno taksonomii wytwarzających ich mikroorganizmów, jak i ich adaptacji do siedliska. Są też źródłem danych na temat żywych komórek w naturalnych środowiskach. Zorganizowano ekspedycje na zachodnie i wschodnie Morze Śródziemne, Morze Marmara i Morze Czarne, aby zebrać próbki i przeprowadzić szczegółową analizę geochemiczną siedliska bentonicznych archeonów. Uczeni przeprowadzili też prace terenowe w pobliżu ujścia rzeki w Karolinie Północnej (USA). Opracowano nowe protokoły bazujące na analizie metagenomicznej, które pozwoliły na uzyskanie modelu filogenetycznego oraz dodatkowych danych o metabolizmie archeonów. Dzięki temu naukowcy mogli regularnie monitorować do 1000 związków w próbkach pobranych z osadów i środowiska, uzyskując w ten sposób pełniejszy obraz społeczności mikroorganizmów. Efektem było odkrycie kilku nowych lipidów, których nie opisywano wcześniej w hodowlach, ale której wydają się być charakterystyczne dla archeonów bentonicznych. Uczeni wstępnie zaklasyfikowali je do grupy różnorodnych organizmów z podtypu Crenarchaeota. Naukowcy wyhodowali odpowiednie gatunki modelowe archeonów, aby dokładniej zrozumieć, w jaki sposób przystosowują się one do stresu energetycznego i jego skutków. Wyniki badań na Nitrosopumilus maritimus i Methanothermobacter thermautotrophicus potwierdziły hipotezę, zgodnie z którą silna dominacja glikolipidów nad fosfolipidami u archeonów obserwowana powszechnie pod dnem morskim wynika z adaptacyjnej odpowiedzi na duży stres energetyczny. W ramach projektu DARCLIFE zbadano podstawowe właściwości życia przy minimalnej energii. Przełomowe badanie dostarczyło pełniejszych informacji na temat roli archeonów w systemie ziemskim.
Słowa kluczowe
Archeony, lipidy, DARCLIFE, obieg węgla w przyrodzie, ekosystemy osadowe, stres energetyczny
