En ny videnskabelig undersøgelse har afsløret unikke livsstrategier for to store grupper af mikrober, der lever under Jordens overflade. En publikation i Frontiers in Microbiology rapporterer, at disse grupper, der oprindeligt menes at stole på symbiotiske forhold med andre organismer, også kan leve uafhængigt og bruge en ældgammel måde at producere energi på.
"Disse mikrober, som tilhører grupperne Patescibacteria og DPANN, er virkelig specielle, virkelig spændende eksempler på livets tidlige udvikling," sagde Ramunas Stepanauskas, seniorforsker ved Bigelow Laboratory for Ocean Sciences og en forfatter. af papiret."De kan være rester af ældgamle former for liv, der havde gemt sig og trivdes i jordens undergrund i milliarder af år."
Stepanauskas ledede et forskerhold, der brugte avancerede molekylære teknikker og bioinformatik til at analysere tusindvis af mikrobielle genomer og lære om deres evolutionære historie. Læsning af deres genetiske kode afslørede, at disse to grupper af rigelige mikrober mangler evnen til at trække vejret for at syntetisere ATP, livets fælles energivaluta.
Teamet fandt ud af, at disse mikrober, som lever i en række forskellige miljøer i Jordens indre, kun ser ud til at få energi gennem fermenteringsprocessen. Mange organismer er i stand til at gære, inklusive mennesker, når deres muskler løber tør for ilt under intens træning - men de bruger det kun som en supplerende energikilde.
"Vores resultater indikerer, at Patescibacteria og DPANN er ældgamle livsformer, som måske aldrig har lært at trække vejret," sagde Stepanauskas."Disse to store grene af livets evolutionære træ udgør en stor del af den totale mikrobielle mangfoldighed på planeten - og alligevel mangler de nogle kapaciteter, som typisk forventes i enhver form for liv."
Forskerne fandt ud af, at de seneste fælles forfædre til disse to slægter manglede evnen til at trække vejret, ligesom deres moderne efterkommere gør. I de første to milliarder år af Jordens eksistens var der ingen ilt i atmosfæren. I dag er ilt en nøglekomponent i Jordens atmosfære og afgørende for det liv, den kan understøtte - men blot et par hundrede meter under jorden har forholdene ikke ændret sig, og denne nylige opdagelse tyder på, at noget underjordisk liv heller ikke har det.
Forskere havde tidligere spekuleret i, at fordi Patescibacteria og DPANN har meget enkle genetiske træk og metabolisme, skal de leve symbiotisk og være afhængige af værtsorganismer for at overleve. I det nye studie fandt forskerholdet ingen beviser for, at Patescibacteria og DPANN er domineret af symbionter - de fleste af dem ser ud til at leve som frie celler og er afhængige af den primitive fermenteringsvej for at forsyne sig selv med energi.
"Afhængighed af andre organismer er et træk ved livet," sagde Jacob Beam, en tidligere postdoktor ved Bigelow Laboratory og hovedforfatteren af denne undersøgelse. "Der er ingen absolutter i biologi, og vores forskning viser, at mikrober kan variere langs spektret af indbyrdes afhængigheder."
Forskere analyserede mikrober fra forskellige miljøer rundt om på kloden, inklusive en muddervulkan i bunden af Middelhavet, hydrotermiske åbninger i Stillehavet og verdens dybeste guldminer i Sydafrika. Bigelow Laboratory Bioinformatics Scientist Julie Brown, forsker Nicole Poulton, tidligere postdoktorale forskningsforskere Eric Becraft og Oliver Bezuidt, og forskningserfaring for bachelorstuderende Kayla Clark arbejdede på dette projekt sammen med et internation alt hold af forskere, der bidrog til feltarbejde, laboratorier og beregningsmæssige analyser.
Ud over at afsløre den indre funktion af Jordens undergrund og udviklingen af liv, kan disse fund give et modelsystem for, hvordan liv på andre planeter kan se ud. Miljøer på Mars og andre kroppe i solsystemet ligner sandsynligvis Jordens undergrund, og Patescibacteria og DPANN repræsenterer eksempler på liv, der ser ud til at kræve meget lidt energi for at overleve, hvilket forskerne forventer ville være et krav for liv på andre planeter.
"Dette projekt ville ikke have været muligt uden samarbejdet fra denne mangfoldige gruppe af videnskabsmænd, der indsamler prøver rundt om i verden og forener deres ekspertise," sagde Beam. "Gennem samarbejdet med en global gruppe af forskere, der arbejder sammen, ved vi mere om disse mikrobers indre funktion, som udgør en stor del af den samlede biodiversitet på vores planet."
