Százmillió éves létformát ébresztettek fel Csipkerózsika-álmából a tudósok

Olyan rendkívüli létformákat fedeztek fel, amiket a réges-régen kihalt dinoszauruszok kortársainak tekinthetünk. A százmillió éves mikrobák extrém túlélőképességét jól illusztrálja, hogy egy japán–amerikai kutatócsoportnak sikerült életre keltenie ezt a kőzetrétegekben hibernálódott különleges kréta időszaki életközösséget. A felfedezés új megvilágításba helyezheti az alsóbbrendű létformák alkalmazkodó és túlélőképességeiről szóló eddigi ismereteinket.

Döbbenetes életközösségre akadtak a Csendes-óceán mélyén Fotó: IODP/JRSO Forrás: Ilf Science

Százmillió éves ősi életet ébresztettek fel mély álmából japán és amerikai tudósok, amely az óceáni aljzat mélységi üledékeiben vészelte át rendkívüli körülmények között a földtörténeti idők viharait.

A százmillió éves, életre keltett mikrobák mikroszkópos fényképe    Fotó: JAMSTEC / Ilf Science

Százmillió éves létformák keltek életre

Mélyen az óceáni aljzat alatt, kréta időszaki, 100 millió éves üledékrétegbe zárva szunnyad a külvilág számára láthatatlanul egy olyan életforma, amely a jelenlegi ismereteink szerint a Föld legidősebb életközössége.

A kréta földtörténeti időszak a mezozoikum idő harmadik, utolsó része és leghosszabb időszaka, amely 145 millió éve kezdődött és 66 millió éve ért véget. A kréta végét a földtörténet egyik legnagyobb és rendkívül gyors kihalási hulláma jellemezte, amit a többségi földtudományi álláspont szerint egy óriási, 12-15 km átmérőjűre becsült aszteroida becsapódása okozott.

Nagyjából 66 millió éve egy óriási aszteroida becsapódása vetett véget a dinoszauruszok korának. A K-T kihalási esemény volt a földtörténet egyik legnagyobb és leggyorsabb fajpusztulása  Fotó: NASA

A tudósoknak sikerült „felébreszteniük” ezt az ősi életet, amely már 100 millió éve rejtőzik a tengerfenék alatti mély üledékrétegekben. Mindez jól mutatja, hogy az élet a legszélsőségesebb és legbizarrabb körülmények között is létezhet a Földön. A japán–amerikai tudóscsoport felfedezte, hogy a tengerfenék alatt élő mikrobaközösségek már több mint 100 millió éve képesek voltak a túlélésre a kőzetüledékben kétségbeejtően kevés tápanyag segítségével is. Miután megfelelő laboratóriumi körülmények közé helyezték az ősi mikrobákat, még 100 millió év múltán is képesek voltak a felfoghatatlanul hosszúra nyúlt Csipkerózsika-álmukból felébredni, hogy újra elinduljon az anyagcseréjük és elkezdjenek szaporodni.

Laboratóriumi körülmények között élesztették fel a nagy túlélőket   Fotó: BBC

 A Nature Communications tudományos szakfolyóiratban még korábban megjelent tanulmány szerint a Japán Tenger és Földtudományi és Technológiai Ügynökség (JAMSTEC), valamint a Rhode Island-i Egyetem kutatói a Csendes-óceán déli részén, közel 5700 méteres mélységben és a tengeraljzathoz képest 75 méter mélyen eltemetődött kőzetrétegből gyűjtött üledékmintákban bukkantak rá ezekre a mikrobákra.

Még a dinoszauruszok korában kezdték el máig tartó „téli álmukat”

Az ősi mikrobiális életet finomra hangolt laboratóriumi technikákkal sikerült újraéleszteni. Izotóppal jelölt szénnel és nitrogénnel dúsított tápanyagokkal inkubálva a mikrobák már 10 héten belül metabolikusan aktív állapotba kerültek, sőt, képesek voltak a táplálkozásra és az osztódásra is.

Az életre keltett kréta időszaki mikrobák a mikroszkóp alatt  Fotó: JAMSTEC

„Ezek a legrégebbi, tengeri környezetből származó és újraélesztett mikrobák” – mondta Steven D’Hondt, a tanulmány szerzője és a Rhode Island-i Egyetem oceanográfiai professzora, akit az Ilf Science tudományos hírportál idéz. „Még 100 millió évnyi éhezés után is egyes mikrobák képesek voltak növekedni, szaporodni és sokféle anyagcsere-tevékenységet végezni, amikor visszatértek a normál körülmények közé” – tette hozzá a professzor.

A vizsgált mikrobaközösségek réges-régen, még a geológiai múltban csapdázódtak be az óceáni aljzat alatti rétegekbe, 

miután a felszínről folyamatosan a mélybe szállingózó törmelékből, porszemcsékből és egyéb szerves maradványokból, illetve ásványi részecskékből álló „tengeri hó” betemette őket.

5700 méteres mélységben fúrták meg a Csendes-óceán aljzatát   Fotó: Getty

 A laza és nagy víztartalmú üledékből később a diagenezis, vagyis a kőzetté válás során kemény üledékes kőzetrétegek alakultak ki. A tanulmányban vizsgált rétegsor lerakódása még a dinoszauruszok koraként is emlegetett mezozoikum geológiai korban, pontosabban kréta időszakban, 101,5 millió éve kezdődött el és a földtörténeti újidő, a kainozoikum miocén korában fejeződött be 13 millió éve.

Nagyon gyorsan magukhoz tértek a kréta időszaki túlélők

Ha megfelelő körülmények között zajlik az üledékképződés, valamennyi oxigén még éppen hogy képes beépülni a megszilárduló rétegsorba, viszont csak rendkívül kevés más anyag tud innen kiszabadulni. Mindez pedig arra utal, hogy a mikrobiális közösségek e felfoghatatlanul hosszú idő alatt is az eredeti helyükön maradtak. 

Kréta időszaki tájkép. A túlélő mikrobák ebben a geológiai korban csapdázódtak be az óceáni aljzatba    Fotó: Raul Lunia

Bár a vizsgált rétegsor tartalmazott némi oxigént, de tápláléknak is alkalmas szerves anyagot, például szenet már csak csak nagyon korlátozottan, ezért ez hihetetlenül zord környezet az élet számára. 

Néhány feléledő mikroba nagyon gyorsan reagált az inkubált laboratóriumi körülményekre; 

a számuk több mint négy nagyságrenddel nőtt a 68 napos inkubáció ideje alatt. Még a legidősebb, 101,5 millió éves üledéksorból származó mikroorganizmusoknál is megfigyelték, hogy izotópokat vesznek fel és a sejtszámuk növekedésnek indul. A vizsgált ősi mikrobák többsége aerob baktériumnak tűnik, ami azt jelenti, hogy olyan mikroorganizmusokról van szó, amelyeknek oxigénre van szükségük a túléléshez és szaporodáshoz is.

A felfedezés rávilágít a mikrobális létformák elképesztő túlélőképességére (a kép illusztráció)    Fotó: Science Alert

Tekintettel a tápanyagok ilyen mélyen fekvő szűkösségére, valószínű, hogy ezek a mikrobák lelassították a „biológiai órájukat” és rendkívül lassú életet éltek; lassú anyagcserével és nagyon lassú evolúciós sebességgel. „Úgy véljük, hogy a (mikrobális) közösség 100 millió éve áll fenn, ismeretlen számú generációval. Mivel a tengerfenék alatti üledékes mikrobák számított energiaárama alig elegendő a sejt molekuláris javításhoz, a generációk száma elképzelhetetlenül alacsony lehet” – magyarázta D’Hondt professzor az Ilf Science tudományos hírportálnak.

Az élet szinte bárhol képes utat törni magának

Egykor azt feltételezték, hogy az élet csak néhány méterrel a tengerfenék alatt képes fennmaradni elsősorban a selfeken, a kontinensek szélei közelében, ahol az intenzív szárazföldi behordás miatt rengeteg szerves anyag halmozódik fel. Azonban ahogyan ezt a kutatók a tanulmányukban is megerősítik, a tengerfenék alatti élet sokkal, de sokkal változatosabb és lenyűgözőbb, mint azt korábban gondolták.

A felélesztett mikrobák gyors szaporodásnak indultak  Fotó: NDTV World

Egy 2020 márciusában publikált külön tanulmányban a tudósok olyan mikrobiális közösségek felfedezését írták le, amelyek mintegy 750 méter mélyen élnek a a tengerfenék alatt. E felfedezések jól rávilágítanak arra, hogy az élet fennmaradásának lehetőségei sokkal szélesebb körűek az eddig feltételezettekhez képest.

Az eredeti tanulmány itt olvasható el  angol nyelven.

A Csendes-óceán déli régiójában a tudósok:

• a felszíntől mért 5700 méter mélységben további 75 méterre fúrtak le a tengeraljzatba,
• az ahonnan vett legrégibb üledékminta több mint 101 millió éves volt ,
• amelyben legalább 100 millió éves mikrobális közösséget találtak,
• az aerob baktériumokat pedig laboratóriumi körülmények között sikeresen életre is keltették.