Μικρά βακτήρια βρέθηκαν σε πάγους μεγάλου βάθους

Από το NewScientist, 27 Μαΐου 2004

Ένα κομμάτι πάγου, που ανακτήθηκε από τη βάση ενός παγετώνα της Γροιλανδίας, έχει αποφέρει πάνω από 15 νέα είδη βακτηριδίων - και που είναι αρκετά λεπτά, ακόμη και για τα μικρόβια.

Τα μικρόβια αυτά ήταν εξαιρετικά δύσκολο να καλλιεργηθούν στο εργαστήριο, και οι αμερικανοί ερευνητές θεωρούν ότι αυτά που καλλιεργήθηκαν αντιπροσωπεύουν μόνο ένα πολύ μικρό ποσοστό των βακτηριδίων που βρίσκονται στον πάγο. Η ομάδα σκέφτεται ότι το μικροσκοπικό μέγεθός τους μπορεί να είναι το κλειδί για την επιβίωσή τους κάτω από τους πάγους και τις εξαιρετικά ξηρές συνθήκες.

Όταν η Vanya Miteva και η Jean Brenchley στο Πολιτειακό Πανεπιστήμιο της Πενσυλβανίας ανάκτησαν τους πυρήνες του πάγου, από ένα βάθος τριών χιλιομέτρων σε έναν παγετώνα της Γροιλανδίας, έμειναν έκπληκτοι από τον αριθμό των βακτηριδίων που βρήκαν. Σε ένα χιλιοστό του λίτρου λειωμένου πάγου βρέθηκαν μεταξύ 1 και 10 εκατομμυρίων κυττάρων.

Ο πάγος σχηματίστηκε, περίπου, πριν 120.000 χρόνια, αλλά μπορεί να περιέχει ένα μόνιμο στρώμα  πάγου, που να ήταν στην κατάσταση αυτή επί εκατομμύρια χρόνια.

Η ομάδα των επιστημόνων διαπίστωσε ότι τα περισσότερα από τα βακτηρίδια ήταν τόσο μικρά, που ταιριάζουν με μια κατηγορία βακτηριδίων, που λέγονται υπέρ μικρο-βακτήρια. Είναι μικρότερα από 0,3 μm - ενώ τα κανονικά βακτηρίδια κυμαίνονται από 1 έως 10 μm.

Οι επιστήμονες λένε ότι καλλιέργησαν σε θερμοκρασία -12°C πληθυσμούς βακτηριδίων από τις ακτές της Αλάσκας, και έχουν σχήμα ράβδου. Αν συγκριθούν με άλλα μικρόβια, το μέγεθός τους είναι πολύ μικρό - μόλις 0,2 μικρά, ενώ ονομάστηκαν προσωρινά Ψυχρομονάδα ingrahamiis.  

^"Οι πληθυσμοί διπλασιάζονται κάθε 10 ημέρες", λέει ο James Staley του Πανεπιστημίου Washington, ενώ αυτή η θερμοκρασία θεωρείται ότι είναι η χαμηλότερη στην οποία έχει επιτευχθεί ανάπτυξη μικροβίων.

Ερευνητές από το Πολιτειακό Πανεπιστήμιο της Πενσυλβανίας αναφέρουν ότι βρήκαν ζωντανά βακτηρίδια καθώς και αρχαιοβακτήρια σε παλαιούς πάγους ηλικίας 120.000 χρόνων σε βάθος 3 km κάτω από την επιφάνεια της Γροιλανδίας.

Οι γεωλόγοι συγκέντρωσαν δείγματα από τους παγετώνες της Γροιλανδίας τη δεκαετία του '90. Χρειάστηκαν πέντε χρόνια εργασίας με ειδικά τρυπάνια για να φτάσουν σε βάθος τριάμισι χιλιομέτρων. Τότε ήταν το μεγαλύτερο βάθος που είχαν φτάσει ποτέ. Σήμερα τα δείγματα του πάγου φυλάσσονται θαμμένα και προστατευμένα κάτω από το έδαφος της Γροιλανδίας.

Αναγνωρίστηκαν τουλάχιστον 15 είδη μικροβίων και τώρα οι επιστήμονες βρίσκονται στο στάδιο της ανάλυσης του DNA τους για να τα εντάξουν σε κατηγορίες και να περιγράψουν τους οργανισμούς. Μάλιστα πολλά από αυτά οι επιστήμονες τα αντικρύζουν για πρώτη φορά.

Οι ερευνητές από την Πενσιλβάνια εξέτασαν τον πάγο στο εργαστήριό τους. Πρώτα αφαίρεσαν τα δείγματα από το τρυπάνι, έπειτα με πριόνια έκοψαν σε κομμάτια τον πάγο και μετά τα αποθηκεύουν σε θερμοκρασίες -15 βαθμών Κελσίου.

Οι ειδικοί χρειάστηκαν έξι μήνες στο εργαστήριο για να καλλιεργήσουν μερικά από τα μικρόβια, καθώς τα κύτταρά τους είχαν υποστεί εκτεταμένη βλάβη και δεν αναπτύσσονταν, παρ' όλο που τα «τάιζαν» με θρεπτικές ουσίες που αρέσουν στους περισσότερους μικροοργανισμούς.

Για να είναι σίγουροι πως δεν «μόλυναν» τον πάγο, οι επιστήμονες του Πανεπιστημίου της Πενσιλβάνιας έκοψαν το εξωτερικό μέρος των δειγμάτων, απολύμαναν την περιοχή και έπειτα χρησιμοποίησαν ένα ειδικό τρυπάνι για να φτάσουν στον πυρήνα. Στη συνέχεια, έλιωσαν τον πάγο και συνέλεξαν τα μικρόβια από το νερό.

Τα μικρόβια αυτά ανήκουν στην ομάδα των οργανισμών που ζουν και αναπτύσσονται σε ακραίες συνθήκες - κρύου στους πάγους, ζέστης στα ηφαίστεια. Μελετώντας τα, οι ειδικοί περιμένουν να μάθουν στοιχεία για τα όρια της ζωής στη Γη αλλά και σε άλλους πλανήτες. Ερευνητικά προγράμματα που γίνονται με μικρόβια σε ηφαίστεια όλου του κόσμου - ανάμεσά τους και στη Σαντορίνη - έχουν απώτερο στόχο τη ζωή στον Άρη, όπου οι συνθήκες είναι εχθρικές για τον άνθρωπο.

Σε θερμοκρασία, περίπου, -9°C, υπήρξε φανερή βαλσαμοποίηση του βακρηρίου P. ingrahamii's. Τα βακτηρίδια εμφανίζονται να επιζούν και σε άλλες δύσκολες συνθήκες, όπως σε ξηρό περιβάλλον και σε αυξημένη πίεση, ανέφερε η Vanya Miteva του Πολιτειακού Πανεπιστημίου Penn και η Jean Brenchley στην συνεδρίαση της Αμερικανικής Ένωσης Μικροβιολογίας στη Νέα Ορλεάνη.

Αυτή η ανακάλυψη δείχνει ότι η ζωή θα μπορούσε να υπάρχει ακόμα και στο φεγγάρι του Δία, την Ευρώπη αλλά και στον Άρη. Επίσης, τέτοια μικρόβια θα μπορούσαν να δώσουν χρήσιμα ένζυμα ή πρωτεΐνες που βοηθούν τους οργανισμούς να ζήσουν στο ψύχος", λέει η Brenchley. Τέτοιες ουσίες θα μπορούσαν να βοηθήσουν ώστε να μειώσουν τη λακτόζη και να παραχθεί γάλα μειωμένης λακτόζης, ή να φτιαχτούν απορρυπαντικά που θα πλένουν σε ψυχρό νερό, αλλά και να καθαρίζουν τους ρύπους στις ψυχρές περιοχές.

Χαμένη πληροφορία

Η Miteva φωνάζει ότι αυτά τα βακτήρια δεν πρέπει να συγχέονται με τα νανοβακτήρια, η ύπαρξη των οποίων  είναι ιδιαίτερα αμφισβητούμενη μεταξύ των ειδικών βιολόγων. Επίσης σημειώνει ότι περίπου το 70% των μικροβίων, που βρίσκονται στα εδαφολογικά δείγματα, είναι τα υπερ μικρο-βακτήρια, τόσο μικρά που δεν είναι ανήκουν στα ανθεκτικά είδη στο ψύχος.

Ο Christien Fritsen στο Ερευνητικό Ινστιτούτο της Ερήμου στη Νεβάδα, που μελετά τα ανταρκτικά μικρόβια, λέει ότι τα συμπεράσματα είναι σημαντικά, επειδή δείχνουν στους βιολόγους ότι μπορούν να παρατηρήσουν ένα μεγάλο ποσοστό της βακτηριακής βιοποικιλότητας. Κι αυτό επειδή συχνά απορρίπτουν οτιδήποτε βακτήριο είναι μικρότερο από 0,2 μm. "Χάνουμε έτσι πολλές πληροφορίες", αναφέρει.

Πάνω από το 99,9% των βακτηριδίων στα δείγματα της Miteva αποδείχθηκαν ότι δεν μπορούν να καλλιεργηθούν στο εργαστήριο, αλλά ήταν σε θέση να αντέξουν πίεση, περίπου, 100 φορές μεγαλύτερη. Η Miteva εξέθεσε τα μικρόβια σε διαδοχικούς κύκλους αύξησης και διήθησης προκειμένου να αποκλειστούν τα μεγαλύτερα βακτηρίδια. Όταν τους έδιναν θρεπτικές ουσίες, αυξήθηκαν σε τέτοιο μέγεθος που αποκλείστηκαν από τον επόμενο κύκλο της διήθησης.

Η αλληλουχία μάλιστα του DNA επιβεβαίωσε ότι πάνω από το 15%, που η ομάδα ανέπτυξε ήταν νέα είδη.

Η Miteva θεωρεί πως επειδή οι οργανισμοί αυτοί είναι πολύ μικροί, αυτό τους βοήθησε να επιζήσουν στον πάγο. Λόγω του μικρού μεγέθους τους ο λόγος της επιφάνεια ως προς τον όγκο που παρουσιάζουν είναι πολύ μεγάλος. Έτσι αυξάνονται οι πιθανότητες να 'τσιμπολογούν' όποιες θρεπτικές ουσίες είναι γύρω τους. Επίσης, τα βακτηρίδια θα ήταν σε θέση να χωρέσουν σε μικροσκοπικές ρωγμές που περιέχουν σπάνιο υγρό νερό.

Οι πιο ψυχρές περιοχές της Γης συναντώνται και στην παγωμένη και ξηρή επιφάνειας του Άρη.

Γι' αυτό η Miteva λέει ότι τα μικρόβια αυτά μπορεί να δείχνουν με τι μπορούν να μοιάζουν τα Αρειανά βακτήρια αν υπάρχουν. Εάν η ζωή στον Άρη μοιάζει με τη ζωή στη Γη, αυτά τα μικρόβια θα τα συναντήσουμε εκεί, τελειώνει η Miteva.

Η επιστημονική ομάδα παρουσίασε την έρευνά της στη συνεδρίαση της Αμερικανικής Ένωσης για τη Μικροβιολογία στη Νέα Ορλεάνη την Τετάρτη.