Undersøgelser viser, at usædvanlige mikrober har spor til tidlige liv

En ny undersøgelse har afsløret, hvordan en gruppe dybhavsmikrober giver spor til livets udvikling på Jorden, ifølge en nylig avis i ISME Journal . Forskere brugte banebrydende molekylære metoder til at studere disse mikrober, som trives i det varme, iltfri væsker, der strømmer gennem jordskorpen.

Kaldet Hydrothermarchaeota, denne gruppe af mikrober lever i et så ekstremt miljø, at de aldrig er blevet dyrket i et laboratorium til undersøgelse. Et forskerhold fra Bigelow Laboratory for Ocean Sciences, University of Hawai'i i Manoa, og Department of Energy Joint Genome Institute omgik problemet med dyrkning med genetiske sekventeringsmetoder kaldet genomics, en række nye teknikker, der bruges til at sekventere store grupper af genetisk information. De fandt ud af, at Hydrothermarchaeota kan opnå energi ved at behandle kulilte og sulfat, hvilket er en overset metabolisk strategi. Mikroberne bruger energi fra denne proces til at vokse som en form for kemosyntese.

"Størstedelen af ​​livet på Jorden er mikrobielt, og de fleste mikrober er aldrig blevet dyrket, " sagde Beth Orcutt, en seniorforsker ved Bigelow Laboratory og en af ​​undersøgelsens seniorforfattere. "Disse resultater understreger, hvorfor enkeltcelle-genomik er så vigtige værktøjer til at opdage, hvordan en stor del af livet fungerer."

Analyse af Hydrothermarchaeota-genomer afslørede, at disse mikrober tilhører gruppen af ​​encellet liv kendt som archaea og udviklede sig tidligt i livets historie på Jorden - ligesom deres usædvanlige metaboliske processer. Disse observationer tyder på, at den underjordiske havskorpe er et vigtigt levested for at forstå, hvordan livet udviklede sig på Jorden, og potentielt andre planeter.

Forskerne fandt også genetisk bevis for, at Hydrothermarchaeota har evnen til at bevæge sig på egen hånd. Motility tilbyder en værdifuld overlevelsesstrategi for det ekstreme miljø, de kalder hjem, som har et begrænset udbud af livsnødvendige næringsstoffer.

"At studere disse unikke mikrober kan give os indsigt i både Jordens historie og de potentielle strategier for liv på andre planeter, " sagde Stephanie Carr, første forfatter på papiret og en tidligere postdoc-forsker hos Orcutt, som nu er adjunkt ved Hartwick College. "Deres overlevelsesstrategier gør dem utroligt alsidige, og de spiller en vigtig, overset rolle i de underjordiske miljøer, hvor de bor."

I 2011 Orcutt og andre projektforskere sejlede til flanken af ​​Juan de Fuca Ridge, en midt-ocean højderyg ud for Washingtons kyst, hvor to havplader adskilles og genererer ny oceanisk skorpe. De brugte Woods Hole Oceanographic Institutions dybdykkerrobot Jason til at rejse 2,6 km til havbunden og indsamle prøver af væsken, der strømmer gennem den dybe skorpe.

Disse skorpevæsker indeholdt mikrober, som aldrig før var blevet undersøgt. Arbejder i partnerskab med Department of Energy Joint Genome Institute, forskerne sorterede og analyserede mikroberne i Single Cell Genomics Center ved Bigelow Laboratory. Denne banebrydende forskningsfacilitet er instrueret af Ramunas Stepanauskas, seniorforsker og studieforfatter. Projektteamet analyserede også mikroberne ved hjælp af metagenomics, en teknik, der udvinder genomisk information direkte fra miljøprøver. Disse analyser gav indsigt i de genetiske tegninger af Hydrothermarchaeota, deres forhold til andre arkæer, og de strategier, de har udviklet for at overleve i undervandsbunden.

Forskerne vil bygge videre på denne opdagelse, når de vender tilbage til Juan de Fuca Ridge i maj 2019 for at fortsætte med at undersøge de ekstreme mikrober, der trives under havbunden. Orcutt vil lede et krydstogt ved hjælp af ROV Jason med dette team af forskere for yderligere at udforske undersøisk miljø, udnyttelse af finansiering fra National Science Foundation og NASA.

"Mikroberne, der lever 'levende begravet' under havbunden, er virkelig spændende for os, da de kan overleve på lave mængder energi, "Orcutt sagde." Vi håber, at vores eksperimenter med disse underlige mikrober kan vise, hvordan de gør dette, så vi kan forestille os, hvordan livet kan eksistere på andre planeter. "