Sub-zero helte: ekstremofiler kalder salt Antarktis søer hjem

Anonim

Forestil dig en sø så salt, at der findes vand i flydende tilstand ved -20 ° C - så billedet er noget blomstrende i det tilsyneladende dødelige miljø.

En sådan organisme eksisterer; flere af dem faktisk. I et papir udgivet i Proceedings of the National Academy of Sciences i dag sammen med kolleger fra UNSW og USA beskriver jeg disse mikrober - kaldet "extremophiles" - som bor i den fjendtlige dybder af en Antarktis sø.

Som navnet antyder, er ekstremofiler organismer, der trives i miljøer dødelige for andre levende ting. Eksempler omfatter radioresistente ekstremofiler, som kræver at atomaffald overlever; nogle (termoacidophiler) foretrækker at opholde sig i nærkogende surt vand.

Stadig andre kalder den salteste og mindst livs producerende sø i verden - Deep Lake i Antarktis - deres hjem.

Beliggende omkring 5 km fra Davis Station, blev Deep Lake dannet omkring 3.500 år siden, da det antarktiske kontinent steg og isolerede en del af havet. Vandet i den 36m dybe sø er nu så salt, det forbliver i flydende form ned til -20 ° C, og det er ikke overraskende, at næsten ingenting er i stand til at vokse i det.

Hvad der vokser, er dog fascinerende.

Vi tog vandprøver fra søen i dybder på fem, 13, 24 og 36 meter. Vi studerede hele den genetiske sekvens eller genomet af mikroberne der bor der for at finde ud af, hvordan de udviklede sig til at klare de ekstremt hårde forhold.

Den halofile (græsk for "salt-loving") extremophiles i Deep Lake tilhører en gruppe af mikrober kaldet haloarchaea. På grund af meget højere genvekslingshastigheder - eller promiskuitet - end normalt observeret i den naturlige verden, kan mange arter i Deep Lake drage fordel af andres gener.

Det bemærkelsesværdige er også, at de dominerende medlemmer af fællesskabet ved siden af ​​alt det promiskuøse genbytter bevarer deres egen identitet som en art og sameksisterer med andre, udnytter forskellige nicher uden at ramme hinanden.

Nogle mikrober forbruger proteiner i vandet. Andre bruger sukkerarter som glycerol, et biprodukt af alger, der lever i søernes øvre farvande. Den mest produktive ekstremofil vi fandt i Deep Lake - tADL - var en af ​​de sidstnævnte, der omfatter omkring 44% af det samlede cellefællesskab.

Industri og astrobiologi

Det anslås, at haloarkæa vokser meget langsomt i søen, med kun ca. seks generationer produceret et år.

Enzymer fra kold-tilpassede mikrober kan have betydelig industriel værdi. Deres høje aktivitet i kolde temperaturer kan medføre reducerede energikostnader for processer, der ellers ville kræve opvarmning (såsom rengøring) eller som skal udføres ved kolde temperaturer (såsom fødevareproduktion eller fjernelse af forurenende stoffer fra forkølede kontaminerede steder).

Disse enzymer vil være særligt nyttige til transformering af forurenede steder med særligt høje niveauer af petroleumbaserede produkter.

Vores resultater, at haloarchaea i Deep Lake har den bemærkelsesværdige evne til at vokse under sådanne kolde og salte forhold, giver tankevækkende indsigt i astrobiologistudier - måske vil det ekstraterale liv eksistere i salte vener inden for isen på planeter og måner i vores solsystem (sådan som Jupiter's ismåne Europa).

Som et middel til at søge udenjordisk liv kan enzymerne fra disse koldadrettede haloarkæa også være værdifulde til anvendelse i biosensorer for at vurdere, om biologiske reaktioner finder sted på andre verdener.

Microbe cykler

I oktober i år afgår vi igen til vores tredje Antarktis-ekspedition - den ene varer mere end 12 måneder.

På baggrund af viden fra tidligere ekspeditioner (en periode på seks uger i 2006 og en anden af ​​tre måneder i 2008) har formålet med denne rejse at overvåge økosystemets stabilitet i marine-afledte Antarctic sø- og nær-shore systemer; I det væsentlige behandler spørgsmålet om, hvilke mikroorganismer der sæson efter årstid, år efter år i den frodige Antarktis ørken.

Vores mål er at bestemme, hvordan mikrobiologiske samfund ændrer sig gennem en komplet årlig cyklus i tre klimafølsomme Antarktis søer - Ace Lake, Organic Lake og Deep Lake - og i en nær kysten marine beliggenhed.

Vores gruppes forskning til dato viser, at Antarktis mikrobielle samfund er meget følsomme, med tegn på, at miljøforstyrrelser, herunder klimaændringer, kan forhindre sådanne samfund i at komme sig og dermed ændre søenbiogeokemien for evigt.

Etablering af hvad mikroorganismerne gør i forskellige årstider vil afsløre hvilke mikrobielle processer der ændres, og hvordan miljøforstyrrelser vil påvirke normale økologiske cyklusser i Antarktis.

Denne væsentlige evidensbaserede viden vil danne grundlag for at evaluere klimaændringernes virkninger på følsomme økosystemer i Antarktis.

Forrige Artikel
Næste Artikel