Mikroba yang tinggal di mata air panas berwarna terang di Taman Nasional Yellowstone menggunakan terutamanya hidrogen untuk bahan bakar, penemuan University of Colorado di Boulder, para penyelidik mengatakan bahawa badan hidup dengan baik dalam persekitaran yang melampau di planet lain dan dapat menambah pemahaman tentang bakteria di dalam tubuh manusia.
Pasukan ahli biologi CU-Boulder yang diketuai oleh Profesor Norman Pace, salah seorang pakar terkemuka di dunia mengenai evolusi molekul dan mikrobiologi, menerbitkan laporan mereka "Hidrogen dan bioenergetik dalam sistem panas bumi Yellowstone" minggu ini dalam edisi dalam talian Prosiding Nasional Akademi Sains.
Penemuan pasukan, berdasarkan kajian selama bertahun-tahun di taman, menyangkal idea popular bahawa sulfur adalah sumber tenaga utama bagi organisma kecil yang hidup dalam ciri terma.
"Sangat mengejutkan apabila mendapati hidrogen adalah sumber tenaga utama mikroba di sumber air panas," kata Pace. "Projek ini juga menarik dalam konteks mikrobiologi kerana ini adalah salah satu dari beberapa kali kita dapat mempelajari mikroba untuk mendapatkan maklumat mengenai keseluruhan ekosistem. Itu belum pernah berlaku. "
Kajian ini dirancang khusus untuk menentukan sumber utama tenaga metabolik yang mendorong komuniti mikroba dalam ciri taman dengan suhu melebihi 158 darjah Fahrenheit. Fotosintesis tidak diketahui berlaku di atas suhu tersebut.
Gabungan tiga petunjuk yang berbeza menyebabkan para penyelidik menyimpulkan bahawa hidrogen adalah sumber tenaga utama. Analisis genetik mengenai jenis mikroba yang tinggal di komuniti mata air panas menunjukkan bahawa mereka semua lebih suka hidrogen sebagai sumber tenaga. Mereka juga mengamati H2 di mana-mana di semua mata air panas pada kepekatan yang mencukupi untuk bioenergetik mikroba. Model termodinamik berdasarkan data lapangan mengesahkan bahawa metabolisme hidrogen adalah sumber bahan bakar yang paling mungkin terjadi di lingkungan ini.
"Karya ini menyajikan beberapa persoalan berkaitan yang menarik," kata John Spear, pengarang utama laporan tersebut. "Hidrogen adalah unsur paling banyak di alam semesta. Sekiranya ada kehidupan di tempat lain, mungkin hidrogen adalah bahan bakarnya, ”kata Spear. "Kami telah melihat bukti air di Marikh, dan kami tahu bahawa di Bumi, hidrogen dapat dihasilkan secara biogenetik melalui fotosintesis dan fermentasi atau bukan biogenetik oleh air yang bereaksi dengan batu yang mengandung besi. Ada kemungkinan proses bukan biogenik menghasilkan hidrogen di Marikh dan beberapa bentuk kehidupan mikroba dapat menggunakannya, "katanya.
Terdapat banyak contoh bakteria yang hidup di persekitaran yang melampau - termasuk tubuh manusia - menggunakan hidrogen sebagai bahan bakar, menurut Spear. "Kajian terbaru menunjukkan bahawa bakteria Helicobacter pylori, yang menyebabkan bisul, hidup di hidrogen di dalam perut," kata Spear. "Salmonella memetabolismekan hidrogen dalam usus. Ini membuat saya tertanya-tanya berapa banyak jenis mikroba di luar sana yang memetabolisme hidrogen di persekitaran yang melampau. "
Daripada bergantung pada teknik mikrobiologi tradisional yang menggunakan budaya yang tumbuh di makmal, pasukan CU-Boulder menggunakan metodologi yang dikembangkan oleh Pace untuk menganalisis komposisi komuniti mikroba seperti yang muncul di lapangan. "Kami tidak melihat apa yang tumbuh dalam hidangan budaya, kami melihat RNA sampel langsung dari ladang," kata Spear.
"Kami belum pernah mengetahui mikrob apa yang tinggal di sumber air panas Yellowstone, dan sekarang kita lakukan," kata Pace.
Satu set instrumen baru digunakan untuk mengumpulkan data, beberapa di antaranya belum pernah dikumpulkan sebelumnya. "Tidak ada yang mengukur kepekatan hidrogen di mata air panas sebelumnya kerana teknologi itu tidak ada sehingga kira-kira tujuh tahun yang lalu. Sekarang kita dapat mengesan kepekatan hidrogen tahap rendah di dalam air, ”jelas Spear.
"Kami menjumpai banyak hidrogen di mata air panas - bekalan bakteria yang tidak berkesudahan," katanya. Pengukuran jumlah H2 di dalam air dicatatkan di sumber air panas, sungai dan lubang panas bumi Yellowstone di pelbagai bahagian taman dan pada musim yang berlainan. Semua persekitaran mempunyai kepekatan yang sesuai untuk metabolisme tenaga.
Pasukan ini menggunakan model termodinamik yang dihasilkan komputer untuk mengetahui sama ada hidrogen memang sumber tenaga utama. "Anda dapat mencium bau sulfida di udara di Yellowstone, dan idea yang diterima adalah bahawa sulfur adalah sumber tenaga untuk kehidupan di mata air panas," kata Spear. Tidak demikian, menurut model komputer pasukan yang dibina berdasarkan ukuran hidrogen, sulfida, kepekatan oksigen terlarut dan faktor lain di lapangan.
Spear mengatakan sukar untuk meneroka ekosistem mikroba. "Kami memiliki waktu yang cukup sulit untuk menjelaskan apa yang sedang terjadi di hutan, misalnya, dengan semua sistem interlacing. Kita tidak dapat melihat sistem mikrob. "
Pengambilan sampel adalah operasi yang berbahaya dan halus. Untuk menganalisis secara tepat seluruh komuniti mikroba sumber air panas, Spear hanya perlu mengumpulkan bahan sebanyak penghapus pensil. Sampel sedimen dimasukkan ke dalam botol sampel khas dan segera dibekukan dalam tabung nitrogen cair untuk memelihara komuniti mikroba.
Di mata air yang tidak ada sedimen, Spear mengumpulkan sampel organisma planktonik dengan menggantung slaid kaca di dalam air dan membiarkan mikroba terkumpul. “Bakteria sama seperti kita. Mereka suka bersama, mereka suka melekat pada permukaan dan mereka suka makanan mereka - hidrogen terlarut, dalam hal ini - dibawa kepada mereka. "
Spear menjelaskan bahawa warna mata air panas adalah hasil interaksi antara mineral dan mikroba yang tinggal di kolam. Air yang lebih panas biasanya menunjukkan warna dari mineral, dan air yang lebih sejuk menjadi sumber pigmen fotosintetik.
"Berdasarkan apa yang saya lihat dalam analisis ini, saya fikir hidrogen mungkin mendorong banyak nyawa di banyak persekitaran," kata Spear. "Ini adalah spekulasi, tetapi memandangkan jumlah dan jenis bakteria yang memetabolisme hidrogen, itu mungkin bentuk metabolisme yang sangat lama.
Itu penting kerana ia memberitahu kita tentang sejarah kehidupan di Bumi, ”katanya. "Dan jika ia berfungsi dengan cara ini di Bumi, kemungkinan ia berlaku di tempat lain. Apabila anda melihat bintang-bintang, terdapat banyak hidrogen di alam semesta. "
Sumber Asal: Siaran Berita UCB
