Człowiek nie docenia możliwości adaptacyjnych przyrody. Niedaleko od Chicago postanowiono wiele lat temu zasypać hutniczym żużlem jezioro Lake Calumet. W efekcie woda w małych zbiornikach stała się bardziej zasadowa niż woda utleniona.

Podczas gdy czysta woda w skali pH (to powszechnie używana przez chemików miara kwasowości i zasadowości roztworów wodnych) ma wartość 7, woda utleniona około 12, to w oczkach wodnych w okolicach dawnego Lake Calumet był roztwór o pH 12,8! Taka mocna zasada poparzyłaby człowiekowi skórę. Niemałe więc było zdziwienie naukowców, gdy po zbadaniu próbek pobranych z oczek okazało się, że jest w nich życie. Małe organizmy żyją także w żrących jak kwas wodach rzeki Rio Tinto na południu Hiszpanii. Jej pH wynosi 2.

Żyjątka z Lake Calumet i z Rio Tinto należą do tej samej grupy tzw. ekstremofili, organizmów, które zadziwiają swoją zdolnością do życia w warunkach ekstremalnych. Naukowcom znane są bakterie, które zamieszkują geotermiczne dna oceanów, gdzie temperatura dochodzi do 100 stopni Celsjusza (tzw. termofile), i takie, które rozmnażają się na odpadach promieniotwórczych.

Niektóre są obojętne na promieniowanie ultrafioletowe, a inne na ciśnienie dochodzące aż do 250 atmosfer (barofile). Znane są też takie, które żyją w wodzie tak słonej, że niezamarzającej nawet przy kilkudziesięciu stopniach poniżej zera (to halofile). W maleńkiej próbce wody ze śniegów bieguna południowego znaleziono od 200 do 5 tysięcy bakterii, mimo że temperatury dochodzące do minus 80 stopni Celsjusza nie są tam rzadkością!

Każdy chce być oryginalny

Jak to się dzieje, że organizmy żywe adaptują się do warunków tak ekstremalnych, skoro mogłyby „wybrać” te znacznie przyjaźniejsze? Można odpowiedzieć nieco żartobliwie, że każdy chce być oryginalny – nawet jednokomórkowiec. To nie tylko żart, ale i jedna z zasad przetrwania. W skrajnie nieprzyjaznych warunkach jest mniejsza konkurencja, a to zwiększa szansę na przeżycie. Te organizmy, które zdołają się przystosować, mogą liczyć na swoisty bonus.

Na problem można spojrzeć także z innej strony. A może ekstremofile wcale nie musiały się przystosowywać do niegościnnych (gdzieniegdzie) warunków na Ziemi? Może ekstremalne jednokomórkowce na Ziemię przywędrowały z miejsc, gdzie tak właśnie ekstremalnie się żyje? W Układzie Słonecznym jest wiele miejsc, gdzie żyjące teraz na Ziemi ekstremofile bez trudu by sobie poradziły. Czy to znaczy, że pochodzą one właśnie stamtąd?

Pałką nie dobijesz

Można się zastanawiać, skąd wzięły się u nas tak nietypowe organizmy, ale można też, korzystając z tego, że już tutaj żyją, dokładniej im się przyjrzeć. Naukowcy robią to bardzo chętnie, bo – wiadomo – badanie czegoś oryginalnego jest pasjonujące. Jedną z częściej w tym kontekście badanych bakterii jest Deinococcus radiodurans, jednokomórkowiec, niezwykle odporny na wysokie dawki promieniowania jonizującego.

Przeżywa do 1,5 mln radów, podczas gdy większość organizmów żywych umiera przy 1 tys. radów. Niezwykła odporność tej bakterii wynika z ciasno splecionego DNA. Dzięki temu naprawa popękanych jego kawałków trwa o wiele krócej. Nawet gdyby jakieś uszkodzenie było zbyt poważne, by je po prostu załatać, bakteria ma aż cztery pełne kopie genomu. Raczej trudno sobie wyobrazić, że wszystkie jednocześnie ulegną uszkodzeniu w tym samym miejscu.

Wiele prostych organizmów ma także niezwykłą zdolność tworzenia form przetrwalnikowych. Naukowcy znaleźli bakterie, które 250 milionów lat „przezimowały” wewnątrz kryształków soli. Znany jest też przypadek glonów Hemichloris antarctica, które wydają się być zupełnie niewrażliwe na wielokrotne zamrażanie i odmrażanie. Czy takie umiejętności nie są pomocne w przetrwaniu każdych warunków?

Wraz z odkrywaniem nowych gatunków ekstremofili poszerza się margines, w którym istnieć może życie. Do niedawna nie obejmował nawet całej Ziemi. Uważano, że w tych najbardziej nieprzyjaznych jej częściach życia po prostu nie ma. Dziś wiadomo, że życie jest wszędzie, i dostarczono dowodów na to, że w zasadzie mogłoby istnieć w wielu miejscach Układu Słonecznego. Na Marsie, w atmosferze Wenus czy na księżycach Jowisza.



Gość Niedzielny 11/2007