Большинство организмов на Земле используют кислород для дыхания. Но некоторые формы жизни, особенно микробы, используют другие химические вещества, когда кислорода мало. Такие микробы недавно нашли исследователи, изучающие горячие источники Йеллоустоуна, пишет earth.com.
В журнале Nature Communications ученые описали свою работу с образцами бактерий из парка Йеллоустоун. Они пишут, что найденная в парке бактерия Aquificales поставила под сомнение привычное предположение о том, что организмы дышат каким-то одним газом. При определенных условиях этот организм использует и кислород, и серу. А это означает, что в них одновременно происходили два метаболизма - то есть обмены веществ.
"Нет никакого объяснения, кроме того, что эти клетки дышат кислородом одновременно с элементарной серой", - сказала ведущий автор исследования Лиза Келлер из университета штата Монтана.
Келлер объяснила, что способность бактерии выполнять оба процесса одновременно ставит под сомнение наше понимание того, как микробы выживают, особенно в динамических средах с низким содержанием кислорода, таких как горячие источники. Обычно, это тяжелые места для жизни. Там высокая температура, в воде растворены минералы, бурлят различные газы. Кислород растворяется в горячей воде меньше, чем в холодной, и испаряется легче, поэтому его уровень меняется ежесекундно. В такой среде гибкая энергетическая стратегия имеет большое значение.
Бактерия, описанная в этом исследовании, процветает при высоких температурах и питается простыми молекулами, включая газообразный водород. Она может использовать кислород, когда он доступен, и элементарную серу, когда уровень кислорода падает.
Как проводилось исследование
Келлер и ее команда выделили микроб, а затем вырастили его в лаборатории при высоких температурах с тремя ингредиентами: газообразным водородом в качестве источника энергии, элементарной серой и кислородом. Затем они отслеживали химические реакции клеток и то, какие гены были активированы.
Далее команда измерила уровень кислорода. Они также наблюдали за превращением серы в сульфид, что является явным признаком анаэробного дыхания серы. Данные согласовывались с химией: ферменты, отвечающие как за использование кислорода, так и за переработку серы, были активны одновременно.
"Культуры, которым давали водород, серу и кислород, росли быстрее и достигали большего количества клеток, чем культуры, которым приходилось использовать только кислород или только серу", - говорится в статье.
Такая гибкость также соответствует истории ранней Земли. Кислород не распространился в океанах сразу. Он поднимался неравномерно и непоследовательно. Микробы, которые могли чувствовать крошечное количество кислорода, все еще полагаясь на старые, бескислородные реакции, вероятно, имели преимущество.
Поэтому результаты исследования могут объяснить, как древние формы жизни адаптировались к постепенному насыщению Земли кислородом, которое началось около 2,8 миллиарда лет назад.
Больше новостей о Йеллоустоуне
Напомним, что недавно ученые опубликовали выводы о многолетнем наблюдении за бизонами национального парка. Они пишут, что естественная миграция животных обогащает среду и помогает восстановить пастбища.
