Μικρόβια βρέθηκαν ζωντανά σφραγισμένα σε βράχο για πάνω από 2 δισ.χρόνια

Μικροβιακά κύτταρα βαμμένα με πράσινο χρώμα: Αυτή η εικόνα δείχνει πολλά μικροσκοπικά κύτταρα στα οποία το DNA περιλαμβάνεται άφθονα μέσα στα κύτταρα. Πρώτον, τα μικροβιακά κύτταρα ανιχνεύθηκαν σε ρωγμές στο δείγμα βράχου χρησιμοποιώντας μια τεχνική υπέρυθρης απεικόνισης που ονομάζεται φασματοσκοπία O-PTIR. Μετά από αυτό, χρωματίστηκαν με πράσινο διάλυμα και αναλύθηκαν χρησιμοποιώντας τόσο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης όσο και μικροσκόπιο φθορισμού. Ο συνδυασμός αναγνώσεων από αυτές τις τρεις τεχνικές απεικόνισης επέτρεψε στους ερευνητές να επιβεβαιώσουν τα γηγενή και ζωντανά μικροβιακά κύτταρα στη σχισμή βράχου ηλικίας 2 δισεκατομμυρίων ετών. Από: Y. Suzuki, SJ Webb, M. Kouduka et al.

Βαθιά κάτω από την επιφάνεια της Γης, έγινε μια εκπληκτική ανακάλυψη. Μικρόβια –ζωντανά και ακμάζοντα– έχουν βρεθεί σφραγισμένα μέσα σε ένα σπάσιμο βράχου 2 δισεκατομμυρίων ετών.

Αυτό το εύρημα ωθεί τα όρια της κατανόησής μας για την ανθεκτικότητα και τη μακροζωία της ζωής.

Ο επικεφαλής ερευνητής Yohey Suzuki, αναπληρωτής καθηγητής από το Graduate School of Science στο Πανεπιστήμιο του Τόκιο , δεν μπορούσε να κρύψει τον ενθουσιασμό του.

«Δεν ξέραμε αν βράχοι ηλικίας 2 δισεκατομμυρίων ετών ήταν κατοικήσιμοι», εξήγησε ο Suzuki. «Μέχρι τώρα, το αρχαιότερο γεωλογικό στρώμα στο οποίο είχαν βρεθεί ζωντανοί μικροοργανισμοί ήταν μία απόθεση 100 εκατομμυρίων ετών κάτω από τον πυθμένα του ωκεανού, επομένως αυτή είναι μια πολύ συναρπαστική ανακάλυψη».

Μελετώντας το DNA και τα γονιδιώματα μικροβίων όπως αυτά, οι επιστήμονες μπορεί να είναι σε θέση να κατανοήσουν την εξέλιξη της πολύ πρώιμης ζωής στη Γη.

Πυριγενές Σύμπλεγμα Bushveld

Το δείγμα βράχου που φιλοξενούσε αυτά τα αρχαία μικρόβια ανασκάφηκε από το Πυριγενές Σύμπλεγμα Bushveld ( BIC ) στη βορειοανατολική Νότια Αφρική.

Καλύπτοντας μια περιοχή περίπου στο μέγεθος της Ιρλανδίας, η BIC είναι γνωστή για τα πλούσια κοιτάσματα μεταλλεύματος, συμπεριλαμβανομένου περίπου του 70% της παγκόσμιας εξόρυξης πλατίνας.

Λόγω του σχηματισμού του από αργά ψυχόμενο μάγμα και των ελάχιστων αλλαγών κατά τη διάρκεια των χιλιετιών, το BIC παρείχε ένα σταθερό περιβάλλον για τη μικροβιακή ζωή.

Η ομάδα του Πανεπιστημίου του Τόκιο, με την υποστήριξη του International Continental Scientific Drilling Program ( ICDP ) - ενός μη κερδοσκοπικού οργανισμού που χρηματοδοτεί την εξερεύνηση σε γεωλογικούς χώρους - έλαβε ένα δείγμα πυρήνα μήκους 30 εκατοστών από περίπου 50 πόδια κάτω από το έδαφος.

Ο βράχος ποικίλλει σε πάχος έως και 5,5 μίλια και έχει παραμείνει σχετικά αδιατάρακτος, καθιστώντας τον ιδανικό βιότοπο για τους οργανισμούς να επιμένουν σε γεωλογικά χρονικά διαστήματα.

Μια πιο προσεκτική ματιά στα μικρόβια του βράχου

Όταν η ομάδα ανέλυσε λεπτές φέτες του βράχου, ανακάλυψε μικροβιακά κύτταρα πυκνά συσκευασμένα σε μικροσκοπικές ρωγμές.

Αυτές οι ρωγμές σφραγίστηκαν από πηλό, δημιουργώντας ένα κλειστό σύστημα όπου τα μικρόβια μπορούσαν να επιβιώσουν χωρίς εξωτερική παρέμβαση. Τα κύτταρα φαινόταν να ζουν τη ζωή σε αργή κίνηση, που μόλις και μετά βίας εξελίσσονταν για εκατομμύρια χρόνια.

Για να διασφαλίσουν ότι τα μικρόβια ήταν ιθαγενή στο βράχο και όχι ρύποι, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μια εκλεπτυσμένη τεχνική που περιελάμβανε τρεις τύπους απεικόνισης: φασματοσκοπία υπέρυθρης ακτινοβολίας, ηλεκτρονική μικροσκοπία και μικροσκοπία φθορισμού.

Χρωματίζοντας το DNA των κυττάρων και εξετάζοντας τις πρωτεΐνες και τον περιβάλλοντα πηλό, επιβεβαίωσαν ότι οι οργανισμοί ήταν ζωντανοί και εγγενείς στο αρχαίο δείγμα.

Μικροπεριβάλλοντα σφραγισμένα με πηλό

Μια ενδιαφέρουσα πτυχή αυτής της ανακάλυψης είναι ο ρόλος του πηλού στη διατήρηση αυτών των μικροβίων. Ο πηλός λειτουργούσε σαν φυσικός φραγμός, σφράγισε τις ρωγμές και εμποδίζοντας οτιδήποτε να εισέλθει ή να βγει.

Αυτό δημιούργησε ένα σταθερό μικροπεριβάλλον όπου οι οργανισμοί μπορούσαν να επιβιώσουν για αφάνταστα χρονικά διαστήματα.

Μια τέτοια φυσική ενθυλάκωση εγείρει ενδιαφέρουσες δυνατότητες. Θα μπορούσαν παρόμοιοι μηχανισμοί να παίζουν αλλού, ίσως ακόμη και στον Άρη; Αν ναι, οι πιθανότητές μας να βρούμε διατηρημένες μορφές ζωής σε άλλους πλανήτες μπορεί να είναι καλύτερες από ό,τι πιστεύαμε.

Κατανόηση της πρώιμης ζωής στη Γη

Αυτή η ανακάλυψη ανοίγει νέους δρόμους για τη μελέτη της πρώιμης εξέλιξης της ζωής στη Γη. Η εύρεση οργανισμών που έχουν παραμείνει σε τέτοιους αρχαίους βράχους επιτρέπει στους επιστήμονες να κοιτάξουν πίσω στο χρόνο και να κατανοήσουν πώς η ζωή μπορεί να έχει προσαρμοστεί σε ακραία περιβάλλοντα.

«Με ενδιαφέρει πολύ η ύπαρξη μικροβίων κάτω από την επιφάνεια όχι μόνο στη Γη, αλλά και η δυνατότητα να τα βρω σε άλλους πλανήτες», δήλωσε η Suzuki.

Το ρόβερ Mars Perseverance της NASA πρόκειται να επαναφέρει πέτρες παρόμοιας ηλικίας με αυτά που χρησιμοποιήσαμε σε αυτήν τη μελέτη.

«Η εύρεση μικροβιακής ζωής σε δείγματα από τη Γη πριν από 2 δισεκατομμύρια χρόνια και το να μπορώ να επιβεβαιώσω με ακρίβεια την αυθεντικότητά τους με ενθουσιάζει για το τι θα μπορούσαμε να βρούμε τώρα σε δείγματα από τον Άρη», δήλωσε ενθουσιασμένος η Suzuki.

Μικρόβια, βράχοι και εξωγήινη ζωή

Οι τεχνικές που τελειοποιήθηκαν σε αυτή τη μελέτη θα μπορούσαν να είναι καθοριστικές για την εξέταση δειγμάτων πετρωμάτων από άλλους πλανήτες.

Εάν τα μικρόβια μπορούν να επιβιώσουν κλεισμένα σε βράχους για δισεκατομμύρια χρόνια στη Γη, θα μπορούσαν να υπάρχουν παρόμοιες μορφές ζωής αλλού στο ηλιακό μας σύστημα;

Είναι μια δελεαστική ερώτηση. Οι μέθοδοι που χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση και την επιβεβαίωση αυτών των αρχαίων μικροβίων μπορεί να μας βοηθήσουν να εντοπίσουμε σημάδια ζωής στους βράχους του Άρη.

Με αποστολές όπως το Perseverance να φέρνουν πίσω δείγματα από τον Άρη, οι δυνατότητες διευρύνονται.

Ζωντανές χρονοκάψουλες

Η ιδέα ότι η ζωή μπορεί να αντέξει σε τέτοια απομόνωση και για τόσο τεράστιες περιόδους αμφισβητεί τις αντιλήψεις μας για την επιβίωση και την προσαρμογή. Αυτά τα μικρόβια είναι σαν ζωντανές χρονοκάψουλες, που προσφέρουν ένα στιγμιότυπο ζωής από αιώνες πριν.

Μελετώντας τα, οι επιστήμονες ελπίζουν να αποκαλύψουν ενδείξεις σχετικά με τις συνθήκες στην πρώιμη Γη και πώς κατάφερε να επικρατήσει η ζωή.

Αυτό το εύρημα μας ωθεί επίσης να επανεξετάσουμε τα όρια της ζωής στη Γη. Εάν τα μικρόβια μπορούν να επιβιώσουν σε τόσο ακραίες και απομονωμένες συνθήκες, τι λέει αυτό για την ικανότητα προσαρμογής της ζωής;

Υποδηλώνει ότι η ζωή είναι απίστευτα επίμονη και μπορεί να βρει τρόπο ακόμα και στα πιο αφιλόξενα μέρη.

Νέα σύνορα στη μικροβιολογία

Για να τα συνοψίσουμε όλα, αυτό το εύρημα δεν ωθεί απλώς τα όρια της γεωλογίας και της βιολογίας – ανοίγει ένα νέο σύνορο. Η διασταύρωση των μελετών βαθιάς Γης και της μικροβιολογίας θα μπορούσε να οδηγήσει σε ανακαλύψεις στην κατανόηση της ανθεκτικότητας της ζωής.

Οι ερευνητές θα συνεχίσουν να εξερευνούν αυτούς τους αρχαίους βιότοπους, χρησιμοποιώντας τις τελειοποιημένες τεχνικές για την αποφυγή μόλυνσης και τη διασφάλιση της αυθεντικότητας.

Καθώς κοιτάζουμε προς το μέλλον, οι επιπτώσεις αυτής της έρευνας είναι τεράστιες.

Θα μπορούσε η μελέτη αυτών των αρχαίων μικροβίων να μας βοηθήσει να προετοιμαστούμε για την ανακάλυψη της ζωής πέρα ​​από τη Γη; Ποιες προσαρμογές επιτρέπουν σε αυτούς τους οργανισμούς να επιβιώσουν σε τόσο ακραίες συνθήκες;

Οι απαντήσεις μπορεί να βρίσκονται στη συνεχή εξερεύνηση και τη διεπιστημονική συνεργασία. Ένα πράγμα είναι σίγουρο: τα βαθιά μέρη της Γης έχουν ακόμα πολλές ιστορίες να πουν.

Η πλήρης μελέτη δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Microbial Ecology .

Γεωδίφης με πληροφορίες από το Earth.com

περισσότερα,

https://www.earth.com/news/microbes-found-alive-sealed-inside-rock-after-2-billion-years/#google_vignette

Subsurface Microbial Colonization at Mineral-Filled Veins in 2-Billion-Year-Old Mafic Rock from the Bushveld Igneous Complex, South Africa

https://link.springer.com/article/10.1007/s00248-024-02434-8