Ove novootkrivene stanice diše na dva načina

Članovi tima prošli su postupak postupnog određivanja kojih elemenata i molekula bakterijski soj može rasti. Već su znali da može koristiti kisik, pa su testirali druge kombinacije u laboratoriju. Kad kisik nije bio prisutan, RSW1 je mogao obraditi vodikov plin i elementarni sumpor – kemijski bi pronašli izvijanje iz vulkanskog otvora – i stvoriti vodikov sulfid kao proizvod. Ipak, dok su stanice tehnički žive u ovom stanju, nisu rastu i replicirali. Izrađivali su malu količinu energije – samo dovoljno da ostanu živi, ​​ništa više. “Stanica je samo sjedila tamo vrteći kotače, a da ne dobije nikakav pravi metabolički ili biomasa iz nje”, rekao je Boyd.

Tada je tim dodao kisik natrag u miks. Kao što se i očekivalo, bakterije su brže rasle. No, na iznenađenje istraživača, RSW1 je i dalje proizvodio plin sumporovodika, kao da je anaerobno disanje. U stvari, činilo se da bakterije diše i aerobno i anaerobično odjednom, a koristi od energije oba procesa. Ovo dvostruko disanje krenulo je dalje od ranijih izvještaja: stanica nije samo proizvodila sulfid u prisutnosti kisika, već je istovremeno obavljala oba sukobljena procesa. Bakterije to jednostavno ne bi trebale učiniti.

“To nas je postavilo tim putem” OK, što se, dovraga, događa ovdje? “, Rekao je Boyd.

Disanje na dva načina

Čini se da RSW1 ima hibridni metabolizam, koji izvodi anaerobni način na koji se temelji sumpor, istodobno pokreće aerobni kisik.

“Da bi organizam mogao premostiti oba metabolizma je vrlo jedinstveno”, rekao je Ranjani MuraliMikrobiolog okoliša na Sveučilištu u Nevadi u Las Vegasu, koji nije bio uključen u istraživanje. Obično kada su anaerobni organizmi izloženi kisiku, oštećujući molekule poznate kao reaktivni kisikov spojevi stvaraju stres, rekla je. “Da se to ne dogodi, zaista je zanimljivo.”

Boydov tim primijetio je da su bakterije najbolje postale prilikom vođenja oba metabolizma istovremeno. To može biti prednost u svom jedinstvenom okruženju: kisik se nije ravnomjerno raspoređen u vrućim izvorima poput onih u kojima živi RSW1. U stalno promjenjivim uvjetima, gdje biste se mogli okupati kisikom jednog trenutka samo da bi nestao, zaštita od metaboličkih oklada mogla bi biti vrlo prilagodljiva osobina.

Ostali mikrobi primijećeni su disanje na dva načina odjednom: anaerobno s nitratom i aerobno s kisikom. Ali ti procesi koriste potpuno različite kemijske puteve, a kad su upareni zajedno, imaju tendenciju da predstavljaju energetski trošak mikrobama. Suprotno tome, RSW1 -ov hibridni metabolizam sumpora/kisika jača stanice umjesto da ih povlači prema dolje.

Ova vrsta dvostrukog disanja do sada je možda izbjegla otkrivanje jer se smatralo nemogućim. “Zaista nemate razloga za potragu” za ovako nešto, rekao je Boyd. Uz to, kisik i sulfid brzo reagiraju; Ako niste gledali sulfid kao nusproizvod, možda će vam to u potpunosti propustiti, dodao je.

Moguće je, u stvari, da su mikrobi s dvostrukim metabolizmima rašireni, rekao je Murali. Ukazala je na mnoga staništa i organizme koji postoje na teškim gradijentima između područja bogatih kisikom i bez kisika. Jedan primjer je u potopljenim sedimentima, koji mogu biti bakterije kabela. Ovi izduženi mikrobi orijentiraju se na takav način da jedan kraj njihovih tijela može upotrijebiti aerobno disanje u vodi s kisikom, dok je drugi kraj pokopan duboko u anoksičnom sedimentu i koristi anaerobno disanje. Kablovske bakterije uspijevaju u svojoj nesigurnoj particiji fizičkim razdvajanjem svojih aerobnih i anaerobnih procesa. No, čini se da je RSW1 više zadataka dok se vrti okolo u proljeću.

Još uvijek nije poznato kako RSW1 bakterije uspijevaju zaštititi svoje anaerobne strojeve od kisika. Murali nagađaju da stanice mogu stvoriti kemijske superkomplekse u sebi koji mogu okružiti, izolirati i „činiti“ kisik, rekla je-koristeći ga brzo nakon što su naišli na njega, tako da nema šanse da plin ometa disanje na bazi sumpora.

RSW1 i bilo koji drugi mikrobi koji imaju dvostruki metabolizam čine intrigantne modele kako se mikrobni život možda razvijao tijekom velikog događaja oksigenacije, rekao je Boyd. “To je sigurno bilo prilično kaotično vrijeme za mikrobe na planeti”, rekao je. Kao spor kapljica kisika filtrira se u atmosferu i more, bilo koji životni oblik koji bi mogao podnijeti povremenu četku s novim, otrovnim plinom-ili ga čak iskoristiti u svoju energetsku korist-mogao je biti u prednosti. U to vrijeme tranzicije, dva metabolizma možda su bila bolja od jednog.

Originalna priča ponovljena s dopuštenjem iz Magazin Quantaurednička neovisna publikacija Fondacija Simons Čija je misija poboljšati javno razumijevanje znanosti pokrivanjem razvoja istraživanja i trendova iz matematike i fizičkih i životnih znanosti.