Jaunatklātā amēba Incendiamoeba cascadensis uzstādījusi rekordu augstākajai temperatūrai, kurā spēj attīstīties sarežģīta dzīvība. Organisms atrasts Lāsena vulkāniskajā nacionālajā parkā Kalifornijā un aug, kā arī dalās temperatūrā līdz 145 grādiem pēc Fārenheita jeb 63 grādiem pēc Celsija. Īslaicīgi tas spēj izdzīvot vidē, kur temperatūra sasniedz 158 grādus pēc Fārenheita jeb 70 grādus pēc Celsija.
Pirms šī atklājuma nebija zināms, ka sarežģītas šūnas spētu vairoties temperatūrā virs 140 grādiem pēc Fārenheita jeb 60 grādiem pēc Celsija. Pētījuma pirmā autore, Sirakjūsas universitātes Ņujorkā mikrobioloģe Berila Rapaporta, sacīja, ka rezultāts viņu pārsteidzis. “Mums noteikti vajadzēja vēlreiz pārbaudīt, vai inkubatori ir pareizi kalibrēti … Tas tiešām bija pārsteidzoši,” viņa teica Live Science.
Amēbas ir vienšūnas organismi, kas pārvietojas, ar šūnas šķidruma izaugumiem velkot sevi uz priekšu. Tās pieder eikariotiem — organismiem, kuru DNS atrodas ar membrānu norobežotā kodolā. Amēbas nav ne augi, ne dzīvnieki, ne sēnes, taču tās ir sarežģītākas par prokariotiem, piemēram, baktērijām un arhejām, kuru šūnām nav kodola.
Atklājums karstajos avotos
Iepriekšējie pētījumi liecināja, ka amēbas varētu attīstīties siltos ģeotermālos avotos, tomēr laboratorijās šādi organismi pētīti maz. Tāpēc Rapaporta un viņas kolēģi devās uz Lāsena vulkānisko nacionālo parku, lai ievāktu un izpētītu karstumam pielāgotus organismus.
Pētnieki jauno amēbu atrada paraugos, kas savākti pie Hot Springs Creek pietekas parka teritorijā. Sugai dots nosaukums Incendiamoeba cascadensis, ko var tulkot kā “uguns amēba no Kaskādēm”. Tā vislabāk attīstās temperatūrā no 131 līdz 135 grādiem pēc Fārenheita jeb 55–57 grādiem pēc Celsija. Temperatūrā, kas zemāka par 108 grādiem pēc Fārenheita jeb 42 grādiem pēc Celsija, amēbas pārstāja augt, liecinot, ka tām nepieciešams ievērojams karstums.
Šūnas izdzīvo, pārejot miera stāvoklī
Izmantojot apsildāmu mikroskopu, zinātnieki novēroja, ka šūnas dalās un vairojas līdz 145 grādiem pēc Fārenheita jeb 63 grādiem pēc Celsija. Tā ir augstākā līdz šim zināmā temperatūra, kurā spēj vairoties eikariotu šūnas. Salīdzinājumam — daži prokarioti spējuši izdzīvot pat 250 grādu pēc Fārenheita jeb 122 grādu pēc Celsija karstumā.
70 grādu pēc Celsija temperatūrā amēbas ap sevi izveidoja aizsargājošus apvalkus un pārgāja miera stāvoklī. Pēc piecu minūšu pavadīšanas šādā temperatūrā tās atguvās, kad pētnieki temperatūru samazināja līdz 140 grādiem pēc Fārenheita. Tomēr karsēšanu līdz 176 grādiem pēc Fārenheita jeb 80 grādiem pēc Celsija amēbas neizturēja.
Pētnieki atklāja arī, ka I. cascadensis olbaltumvielu virsmā ir pozitīvi lādētas aminoskābes jeb olbaltumvielu pamatelementi. Tāda pati iezīme sastopama arī citiem karstumizturīgiem prokariotiem, un tā var palīdzēt saglabāt olbaltumvielu stabilitāti augstā temperatūrā.
Kāpēc baktērijas karstumu panes labāk?
Pētījuma rezultāti 22. septembrī publicēti žurnālā Cell. Šī nav pirmā reize, kad īpaši pielāgotas eikariotu dzīvības formas demonstrē spēju izdzīvot ekstremālā karstumā. Piemēram, dažas tuksnešu sēnes spēj paciest temperatūru līdz 140 grādiem pēc Fārenheita. Tomēr šie rādītāji joprojām būtiski atpaliek no temperatūrām, ko iztur dažas baktērijas, un nav skaidrs, kas tieši neļauj eikariotiem pielāgoties vēl lielākam karstumam.
Rutgersa universitātes evolūcijas biologs Debašišs Bhattačarja, kurš pētījumā nepiedalījās, norādīja, ka daļa atšķirības varētu būt saistīta ar prokariotu un eikariotu atšķirīgo spēju ģenētiski pielāgoties karstuma izraisītam stresam. “Kad esi baktērija … tu vari pārkārtot savu genomu,” viņš sacīja Live Science, skaidrojot, ka prokarioti var pārņemt DNS no citiem prokariotiem un tādējādi samērā ātri pielāgoties nelabvēlīgai videi.
Eikariotu šūnās DNS atrodas kodolā, tāpēc tās nevar tikpat vienkārši pārņemt lielu skaitu gēnu un mainīt savu dzīvesveidu. “Lai eikariotu pārvērstu par ekstremofilu, nepieciešamas daudz, daudz lielākas evolūcijas pārmaiņas,” sacīja Bhattačarja.
Turpmāk Rapaporta plāno pētīt Incendiamoeba tuvākos radiniekus, lai noskaidrotu, kā tie evolūcijas gaitā pielāgojušies karstumam. Šādu pielāgojumu izpēte varētu palīdzēt izprast dzīvības robežas uz Zemes un to, kur Visumā vēl varētu pastāvēt sarežģīta dzīvība.
Zinātne
Zinātne
Zinātne