90 milliárd tonnányi mikroorganizmus az óceánfenék alatt

Egy nemzetközi tudóscsoport bizonyítékot talált arra, hogy a mélységi bioszférában - széntömegben kifejezve - 90 milliárd tonna mikroorganizmus él. A kutatók meglepetésére e hatalmas biomasszatömeg túlnyomó részét ráadásul nem baktériumok, hanem a régebben ősbaktériumoknak nevezett, de ma már önálló birodalomba sorolt archeák alkotják.

A szakemberek sokáig úgy vélték, hogy a szélsőséges körülmények - a magas nyomás, az oxigén hiánya, a szűkös tápanyag- és energiaforrás - miatt a mélységi, tengerfenék alatti környezet alkalmatlan bármilyen életforma megtelepedésére. Ez a feltételezés azonban tévesnek bizonyult: a tengeri kutatások során mára kiderült, hogy igenis létezik mélységi bioszféra, amelynek biomasszatömege a jelenlegi becslések szerint 60-300 milliárd tonna szenet tartalmaz. Sőt, az elmúlt évtized kutatási eredményei alapján ma már tudjuk, hogy azok a környezeti viszonyok, amelyek között bolygónk első élőlényei kialakultak, a Darwin által javasolt "meleg felszíni pocsolyák" helyett sokkal inkább az óceánok mélyéhez lehettek hasonlatosak.

A közelmúltban német és japán kutatók az Atlanti- és a Csendes-óceánból, valamint a Fekete-tengerből, több száz méterrel a tengerfenék alatti üledékből származó mintákat vizsgálták. Önálló módszerekkel végzett méréseik - amelyek során az egyik legjelentősebb tengerfenék-kutatási program (Integrated Ocean Drilling Program, IODP) mintáit is felhasználták - igazolják a fent említett 60-300 milliárd tonna feltételezett határértéket - mondta el a Nature folyóiratban megjelent beszámolóban Kai-Uwe Hinrichs, a kutatócsoportot vezető biogeokémikus, a Brémai Egyetem professzora. A kutatók becslése szerint az óceánfenék alatti üledékréteg nagyjából 200 millió köbkilométerét népesítik be mikroorganizmusok.

A minták elemzése egy további, meglepő eredményt is hozott: Hinrichs és társai arra a következtetésre jutottak, hogy a mélységi bioszférát alkotó élőlények mintegy 87 százalékát a korábban "ősbaktériumoknak" nevezett mikroorganizmusok, a gyakran rendkívül szélsőséges életkörülmények közt élő archeák (lásd keretes írásunkat) teszik ki. Ez a fölfedezés éles ellentétben áll a korábbi beszámolókkal, amelyek azt állították, hogy a baktériumok (Bacteria) uralják a tengerfenék alatti ökoszisztémát.

"Általában véve a tengerfenék alatti életet elsősorban parányi egysejtű organizmusok képviselik" - magyarázza az eredményekről beszámoló Nature-cikk társszerzője, Julius Lipp. "Vizsgálataink szerint a tengerfenék felső 10 centiméteres részén a baktériumok vannak túlnyomó többségben. E szint alatt azonban az archeák veszik át az uralmat, ők képviselik a biomassza legjelentősebb részét." A baktériumokkal összehasonlítva úgy tűnik, hogy az archeák jobban alkalmazkodtak a mélytengeri aljzat alsóbb rétegeit jellemző szélsőséges és állandó energiahiányhoz. Az egyetlen élelemforrást az olyan fosszilis növényi maradványok képezik, amelyeket már más mikroorganizmusok több generációja előemésztett.

A kutatócsoport két japán tagja, Fumio Inagaki és Yuki Morono geomikrobiológusok, az archeák genetikai állományát tanulmányozták. "Figyelembe véve az archeák ilyen jelentős mértékű előfordulását a tengerfenék alatti részeken, a jövőben tanulmányozni fogjuk az életmódjukat, az anyagcseréjüket, hosszú távú túlélési stratégiájukat és az ökológiai szerepüket" - jelentette ki dr. Inagaki. Ehhez a kutatók a világon egyedülálló fúrási technikával mintavételező kutatóhajó, a Chikyu és más tengeri fúrótornyok tengerfenék alatti mintáit használják fel.

Archaea és az élővilág új, háromdoménes rendszere

Az élőlényeket korábban öt országba (prokarióta - sejtmag nélküli - egysejtűek, eukarióta - sejtmagvas - egysejtűek, gombák, növények és állatok) sorolták. Az öt ország elméletét az elmúlt években az új genetikai-genomikai fölfedezések hatására egyre inkább felváltja az úgy nevezett háromdoménes rendszer, amelyet Carl Woese dolgozott ki és publikált a múlt század végén. E rendszer három doménjét, azaz az élővilág filogenetikus osztályozásának legmagasabb egységeit az archeák (Archaea), a baktériumok (Bacteria) és az eukarióták alkotják.

Az archeák és a baktériumok csoportja a korábbi prokarióták kettéválasztásával jött létre. Az archeák ("ősbaktériumok") felépítése hasonló a baktériumokéhoz, de elkülönítésüket sok jellemzőjük indokolja. Ezek közé tartozik például, hogy genetikai anyaguk átírása (transzkripció) és "lefordítása" (transzláció) sok szempontból az eukarióta szervezetekben megfigyeltekhez hasonló, valamint az archeák lipidjeinek szerkezete eltér mind a baktériumokban, mind az eukariótákban található lipidekétől. Az archeákra korábban szinte kizárólag extrém - például szélsőségesen forró, oxigénhiányos - környezetekben bukkantak rá, de a tudósok újabban egyre több "normális" környezetben élő archeát fedeznek föl.