Σπουδαίο εύρημα: Αμοιβάδα ζει στους 63 βαθμούς Κελσίου - Η σημασία για ζωή σε νέους κόσμους
Ερευνητές που χρηματοδοτούνται από τη NASA ανακάλυψαν τον πρώτο γνωστό ευκαρυώτη που μπορεί να αναπαραχθεί στους 145°F (63°C),
Snapshot
- Η αμοιβάδα Incendiamoeba cascadensis μπορεί να αναπαραχθεί σε θερμοκρασίες έως 63°C, ξεπερνώντας το προηγούμενο όριο των ευκαρυωτών στους 60°C.
- Η ανακάλυψη αυτή αποδεικνύει ότι οι ευκαρυωτικοί οργανισμοί είναι πιο ανθεκτικοί σε ακραίες θερμοκρασίες αμφισβητώντας υποθέσεις για τη σταθερότητα των κυτταρικών μεμβρανών.
- Η μελέτη της I. cascadensis παρέχει νέες γνώσεις για τα γονίδια που προστατεύουν το DNA και τις πρωτεΐνες σε υψηλές θερμοκρασίες, συμβάλλοντας στην κατανόηση της επιβίωσης σύνθετης ζωής σε ακραία περιβάλλοντα.
- Η ανακάλυψη διευρύνει το πεδίο αναζήτησης για ζωή σε άλλους κόσμους, υποδεικνύοντας ότι σύνθετοι οργανισμοί θα μπορούσαν να υπάρξουν σε θερμές, ακραίες συνθήκες εκτός Γης.
- Η επιβίωση της I. cascadensis εξαρτάται από ένα ευρύτερο οικοσύστημα με κατάλληλες συνθήκες όπως οξύτητα, οξυγόνο, πίεση, νερό και τροφή, περιορίζοντας την πιθανότητα ανεξάρτητης επιβίωσης σε άλλους πλανήτες.
Μια μικροσκοπική αμοιβάδα έσπασε το ρεκόρ θερμοκρασίας για τα σύνθετα ζωντανά και θα μπορούσε να διευρύνει την αναζήτηση για κόσμους κατάλληλους για ζωή.
Ερευνητές που χρηματοδοτούνται από τη NASA ανακάλυψαν τον πρώτο γνωστό ευκαρυώτη (ή ευκαρυωτικό οργανισμό) που μπορεί να αναπαραχθεί στους 145°F (63°C), θερμοκρασία υψηλότερη από ό,τι πίστευαν οι επιστήμονες ότι μπορούσαν να αντέξουν τα σύνθετα κύτταρα
Αναλυτικότερα, επιστήμονες που υποστηρίζονται από τη NASA ανακάλυψαν έναν οργανισμό που ζει σε ακραίες θερμοκρασίες, κάτι που μέχρι τώρα θεωρούνταν αδύνατο για σύνθετες μορφές ζωής. Οι υψηλές θερμοκρασίες μπορούν να προκαλέσουν την καταστροφή απαραίτητων κυτταρικών συστατικών, κάτι που αποτελεί μεγάλο πρόβλημα για κύτταρα με σύνθετα μέρη, όπως ο πυρήνας που περικλείει ευαίσθητες γενετικές πληροφορίες.
Στα θερμά νερά του Εθνικού Πάρκου Lassen Volcanic της Καλιφόρνιας, μια ομάδα επιστημόνων παρατήρησε μια αμοιβάδα που μπορεί να αναπαραχθεί μέσω διαίρεσης στην εκπληκτική θερμοκρασία των 145 βαθμών Φαρενάιτ (63 βαθμούς Κελσίου), καταρρίπτοντας το ρεκόρ για το ανώτατο θερμοκρασιακό όριο όλων των γνωστών ευκαρυωτών.
Η Incendiamoeba cascadensis, γνωστή και ως «αμοιβάδα της φωτιάς», σταματά να αναπαράγεται πάνω από τους 145 βαθμούς Φαρενάιτ, αλλά παραμένει ενεργή, κινούμενη για να αναζητήσει τροφή σε θερμοκρασίες έως και 147 βαθμούς Φαρενάιτ (64 Κελσίου). Το προηγούμενο όριο των 140 βαθμών Φαρενάιτ (60 Κελσίου) για τους ευκαρυώτες είχε καθοριστεί από μερικά είδη μυκήτων και κόκκινων φυκών. Τα αποτελέσματα δημοσιεύθηκαν την Τρίτη στο περιοδικό Cell.
Οι αστροβιολόγοι μελετούν εδώ και καιρό τα όρια επιβίωσης της ζωής στη Γη, προκειμένου να προσδιορίσουν πώς θα μπορούσαν να ζουν οργανισμοί σε άλλους κόσμους, όπως ο Άρης, όπου οι συνθήκες είναι λιγότερο φιλόξενες από ό,τι στον πλανήτη μας. Οι οργανισμοί που επιβιώνουν στα όρια της κατοικησιμότητας υπό ακραίες θερμοκρασίες, επίπεδα pH, ακτινοβολία και άλλες περιβαλλοντικές συνθήκες είναι γνωστοί ως εξτρεμοφίλοι. Η μελέτη τους βοηθά τους επιστήμονες να κατανοήσουν τις δυνατότητες της ζωής, όπως την γνωρίζουμε. Τα εξτρεμοφίλα παράγουν επίσης μοναδικές πρωτεΐνες που μπορούν να έχουν πολλά υποσχόμενες χρήσεις στη βιοτεχνολογία, από βιομηχανικές εφαρμογές έως την ιατρική.
Προηγούμενες έρευνες για τα εξτρεμοφίλα έχουν επικεντρωθεί κυρίως σε μονοκύτταρα βακτήρια και αρχαία. Η νέα μελέτη δείχνει ότι τα πιο σύνθετα κύτταρα των ευκαρυωτών ενδέχεται να είναι πιο ανθεκτικά από ό,τι πιστευόταν προηγουμένως και θα μπορούσαν ακόμη και να βοηθήσουν τους επιστήμονες να κατανοήσουν τοποθεσίες στο σύμπαν όπου θα μπορούσε να επιβιώσει σύνθετη ζωή.
Πολύπλοκη ζωή στη Γη
Η ζωή στη Γη χωρίζεται γενικά σε δύο κατηγορίες: τους προκαρυώτες και τους ευκαρυώτες. Οι προκαρυώτες είναι μονοκύτταροι οργανισμοί που δεν διαθέτουν πυρήνα ούτε οργανίδια που περιβάλλονται από μεμβράνη μέσα στο μοναδικό τους κύτταρο. Αυτό σημαίνει ότι διαθέτουν λιγότερο κυτταρικό «μηχανισμό» που μπορεί να υποστεί βλάβη από ακραίες συνθήκες, όπως καυτή ζέστη, δριμύ κρύο, καυστική οξύτητα ή επιβλαβή ακτινοβολία.
Οι οργανισμοί που ζουν σε ακραία θερμότητα είναι γνωστοί ως θερμόφιλοι. Για να είναι ένας πραγματικά «θερμόφιλος» οργανισμός, πρέπει να είναι ικανός να αναπαράγεται, να κινείται, να τρέφεται και να επιβιώνει σε θερμοκρασίες άνω των 113 βαθμών Φαρενάιτ (45 βαθμών Κελσίου).
Οι ευκαρυωτικοί είναι πιο σύνθετοι οργανισμοί που πιστεύεται ότι εξελίχθηκαν αργότερα στην ιστορία της ζωής στη Γη. Αυτοί οι οργανισμοί διαθέτουν έναν ξεχωριστό κυτταρικό πυρήνα μέσα στα κύτταρά τους, ο οποίος περιέχει ευαίσθητη γενετική πληροφορία. Οι ευκαρυώτες περιέχουν επίσης οργανίδια που περιβάλλονται από μεμβράνη, όπως τα μιτοχόνδρια και το ενδοπλασματικό δίκτυο. Αυτά τα οργανίδια είναι σαν μικροσκοπικές κυτταρικές μηχανές που εκτελούν συγκεκριμένες λειτουργίες. Οι ευκαρυώτες περιλαμβάνουν ένα ευρύ φάσμα μορφών ζωής, από μονοκύτταρα φύκια έως πολυκύτταρους οργανισμούς όπως τα φυτά και οι άνθρωποι.
Πολυπλοκότητα σε ακραίες θερμοκρασίες
Οι υψηλές θερμοκρασίες οδηγούν στην αποδόμηση πρωτεϊνών και άλλων βιομορίων που χρειάζονται τα ζωντανά κύτταρα για να λειτουργήσουν. Η θερμότητα μπορεί επίσης να προκαλέσει τη διάσπαση των μεμβρανών, καταστρέφοντας έτσι τα κύτταρα. Έχει προταθεί ότι οι μεμβράνες των οργανιδίων στους ευκαρυώτες δεν θα μπορούσαν να παραμείνουν σταθερές σε θερμοκρασίες άνω των 144 βαθμών Φαρενάιτ (62 βαθμών Κελσίου). Η ανακάλυψη του I. cascadensis αποδεικνύει ότι αυτή η υπόθεση είναι λανθασμένη.
«Εν μέρει, οι μελέτες σχετικά με τους ευκαρυώτες ενδέχεται να ήταν περιορισμένες λόγω υποθέσεων σχετικά με τη σταθερότητα των μεμβρανών», λέει η Beryl Rappaport, μεταπτυχιακή φοιτήτρια στο Πανεπιστήμιο Syracuse και κύρια συγγραφέας της μελέτης. «Ελπίζουμε ότι η ανακάλυψη του I. cascadensis θα ενθαρρύνει και άλλους να συνεχίσουν την αναζήτηση ευκαρυωτών που αντέχουν σε υψηλές θερμοκρασίες.»
Αναζήτηση ζωής πέρα από τη Γη
Η Γη είναι ο μόνος πλανήτης που γνωρίζουμε ότι φιλοξενεί ζωή. Για να επιβιώσει η ζωή, όπως την γνωρίζουμε, σε άλλους πλανήτες του ηλιακού συστήματος ή πέρα από αυτό, οι οργανισμοί ίσως πρέπει να αντιμετωπίσουν περιβαλλοντικές συνθήκες που διαφέρουν πολύ από αυτές που συναντάμε εδώ στη Γη.
«Η μελέτη των εξτρεμοφίλων μας βοηθά να κατανοήσουμε καλύτερα τους βιοχημικούς και φυσιολογικούς περιορισμούς της ζωής, όπως την γνωρίζουμε στη Γη», λέει η Alison Olcott, επιστήμονας του προγράμματος Εξωβιολογίας στα κεντρικά γραφεία της NASA στην Ουάσιγκτον. «Αυτές οι πληροφορίες, με τη σειρά τους, συμβάλλουν στην καθοδήγηση της αναζήτησης ζωής από τη NASA, καθώς διευρύνουν το φάσμα των συνθηκών στις οποίες πιστεύουμε ότι η ζωή θα μπορούσε ενδεχομένως να ευδοκιμεί αλλού.»
Συγκεκριμένα, η μελέτη αυξάνει την κατανόησή μας για το πού και πώς θα μπορούσε να επιβιώνει η ζωή με σύνθετα κύτταρα στη Γη και πέρα από αυτήν.
«Η ανακάλυψη ευκαρυωτών που επιβιώνουν σε περιβάλλοντα υψηλής θερμοκρασίας όχι μόνο διευρύνει την κατανόησή μας για το πού θα μπορούσε να βρεθεί ζωή, αλλά και για το πόσο σύνθετη θα μπορούσε να είναι αυτή η ζωή», λέει η Olcott.
Ωστόσο, οι ερευνητές επισημαίνουν ότι η επιβίωση εξαρτάται από πολλούς παράγοντες που αποτελούν μέρος ενός ευρύτερου οικοσυστήματος.
«Σίγουρα θα ήταν δυνατό για μια σύνθετη μορφή ζωής όπως το I. cascadensis να επιβιώσει σε έναν άλλο πλανήτη, αλλά η Γη είναι ο μόνος πλανήτης που γνωρίζουμε μέχρι στιγμής ότι διαθέτει όλες τις προϋποθέσεις για να ευδοκιμήσει το I. cascadensis», λέει ο Rappaport. «Δεν είναι μόνο θέμα θερμοκρασίας. Ένα περιβάλλον χρειάζεται επίσης τη σωστή οξύτητα, τα κατάλληλα επίπεδα οξυγόνου, την κατάλληλη πίεση, νερό και τροφή. Το I. cascadensis δεν θα μπορούσε να επιβιώσει από μόνο του. Χρειάζεται και άλλες μορφές ζωής για να επιβιώσει.»
