Ognista ameba z Gór Kaskadowych pobiła rekord: 63 st. Celsjusza to dla niej pestka
Malutka ameba pobiła niezły rekord. Nowo odkryty gatunek jednokomórkowego organizmu potrafi dzielić się i rozmnażać w piekielnie wysokiej temperaturze 63°C – większej, niż jest to możliwe dla jakiejkolwiek innej znanej złożonej formy życia. Odkrycie, opisane w niepoddanym jeszcze recenzji naukowej i udostępnionym w formie preprintu na serwerze bioRxiv artykule, „przesuwa granice naszego rozumienia limitów życia na Ziemi oraz ich konsekwencji dla życia poza nią – tego, gdzie jeszcze i w jaki sposób życie mogłoby się pojawić i rozwijać”, mówi ekolog mikroorganizmów i astrobiolog Luke McKay, który nie brał udziału w badaniu.
Znaczna część dotychczasowych badań nad ekstremofilami – organizmami zdolnymi do życia w skrajnych temperaturach, przy ekstremalnym pH lub w innych nieprzyjaznych warunkach środowiskowych – koncentrowała się na bakteriach i archeonach, które nie mają jądra komórkowego ani organelli otoczonych błoną. Rekordzistą pod względem odporności na wysoką temperaturę jest archeon Methanopyrus kandleri, zdolny do wzrostu w temperaturze aż 122°C. Najbardziej „ciepłolubne” bakterie, Geothermobacterium ferrireducens, potrafią rosnąć w temperaturze do 100°C.
Jednak od początku lat 70. panowało przekonanie, że eukarionty – organizmy mające jądro komórkowe, od ameb po zwierzęta – nie są w stanie znosić podobnie wysokich temperatur ze względu na swoją bardziej złożoną biologię. Wysoka temperatura może bowiem powodować rozpad białek niezbędnych do życia. Dotychczas wykazano, że eukarionty tolerują temperaturę jedynie do około 60°C, a naukowcy zazwyczaj zakładali, że absolutna granica to 62°C.
Aby zbadać świat eukariotycznych ekstremofili, mikrobiolożki Angela Oliverio i Beryl Rappaport, obie z Syracuse University, wraz ze współpracownikami pobrały próbki mikroorganizmów z Parku Narodowego Lassen Volcanic w paśmie Gór Kaskadowych w północnej Kalifornii i hodowały w kolbach w swoim laboratorium. Już po kilku tygodniach wzrostu badacze zauważyli nieznany wcześniej gatunek ameby w kolbach utrzymywanych w temperaturach zbliżonych do tych, jakie panowały w strumieniu, z którego pochodziła próbka.
Gdy naukowcy stopniowo podnosili temperaturę, ameba – nazwana Incendiamoeba cascadensis („ognista ameba z Gór Kaskadowych”) – nadal funkcjonowała. Była zdolna do replikacji w temperaturach nieprzekraczających 63°C, pozostawała aktywna do 64°C, a przy 70°C potrafiła wytworzyć ochronną osłonę, przetrwać zamknięta w jej wnętrzu, a następnie „obudzić się”, gdy temperatura ponownie spadła. „Byliśmy oszołomieni” – mówi Oliverio.
Badacze przeprowadzili również sekwencjonowanie genomu ameby oraz analizę jej proteomu, czyli zestawu białek, które – zgodnie z przewidywaniami – są kodowane przez jej geny. Wyniki wskazują, że kluczowe białka tego organizmu mają wyższą średnią temperaturę topnienia niż białka jego najbliższego znanego krewnego wśród ameb. „Różnica między 60 a 63°C może wydawać się niewielka, ale stanowi stosunkowo duże przesunięcie w naszym obecnym rozumieniu granic tolerancji eukariontów” – mówi Luke McKay z firmy badawczej Symbiotic Biosystems.
Nowe odkrycie ma znaczenie wykraczające poza biologię. Zrozumienie, w jaki sposób takie organizmy potrafią przetrwać ekstremalne temperatury, może pomóc naukowcom w opracowywaniu białek i enzymów odpornych na wysoką temperaturę do zastosowań przemysłowych. „Dlaczego mielibyśmy się interesować jakąś amebą z jakiegoś parku narodowego? – pyta Oliverio. – Bo dzięki temu odkryciu detergent do prania może być skuteczniejszy”.
Jednak badaczka znacznie dłużej zatrzymuje się przy implikacjach egzystencjalnych. „To rodzi mnóstwo interesujących pytań o to, jakie są ograniczenia dla istnienia życia – mówi. – A tak naprawdę nie mamy o tym pojęcia. Pobieraliśmy próbki z jednego geotermalnego obszaru i znaleźliśmy tę amebę. Mogą istnieć organizmy tolerujące jeszcze wyższe temperatury. I najprawdopodobniej istnieją”.